TheRace：解决F1刹车粉尘问题的潜在方案

F1的刹车粉尘问题

在F1比赛中当车手在入弯前重刹时，我们经常能看到赛车的轮胎里喷出一股黑色的粉尘（下图红圈处），这其实是刹车器磨损产生的碳纤维颗粒。

这种现象和赛车拖底时迸发的火花一样，已经成为了F1比赛的一种特色。然而这种现象真的应该存在吗？四届世界冠军维特尔在赛季早些时候就曾指出这些刹车粉尘会随空气被车手吸入，严重影响到车手们的肺部健康。

维特尔还提到2022年新规下轮胎罩的回归会加剧这个问题。他说:“这是一个国际汽联必须认真面对的问题。今年新规带来的轮胎罩一直在把刹车粉尘吹到我们的脸上，而呼入这些碳纤维颗粒可不是什么健康的事。我希望国际汽联能尽快解决这个问题，因为这在技术上并不困难而且对我们来说至关重要。”

事实上刹车粉尘问题在F1比赛中由来已久。在F1早期的比赛里，赛车使用的还是鼓式刹车器，这种刹车器也会产生粉尘，但大多粉尘都会被留在刹车鼓内。BRM车队是引入盘式刹车器的先驱，随后布拉汉姆车队在20世纪70年代开始尝试使用碳纤维制造刹车器，他们将一小片碳纤维圆片嵌入了刹车盘里，这就是我们现在所熟知的碳纤维刹车的雏形。直到20世纪80年代，刹车片和刹车盘都由碳纤维打造的碳纤维刹车器才在F1流行开来，刹车粉尘问题也不可避免地随之而来。

前法拉利车手米卡·萨罗（Mika·Salo）有着109场大奖赛的经验，2020年他在一个赛车播客里指出刹车粉尘会严重影响车手的肺部健康，自己在退役后甚至不得不进行手术摘除一部分已经功能受损的肺部组织。他说：“医生移除了我肺部已经受损的部分，他告诉我我的肺部已经完全变黑。我随后接受了化验，最终发现黑色的部分都是碳纤维颗粒。这不光严重危害了车手的健康，技师和围场内的其他工作人员都深受其害。国际汽联调查过这个问题，但最终他们认定碳纤维是无毒害的所以调查就不了了之了。”

2022年国际汽联制定的新规重新引进了轮胎罩的设计，这种设计使得气流在通过轮胎时无法向外扩散，只能携带着刹车器上的碳纤维颗粒从车手侧通过，加剧了车手吸入粉尘的风险。但这种现象因车而异，因为每家车队制动管道的几何设计和空气动力学设计都不一样，例如阿斯顿马丁和Alpine车队就深受其害，而维斯塔潘则对此不以为然。

维斯塔潘在接受TheRace的采访时解释道：“归根结底这取决于赛车刹车器的设计。有些赛车的设计就会导致这个问题，但我从未经历过。这些车队可以试着引导这些粉尘向外侧扩散，就像红牛的赛车一样。我在比赛中遇到的刹车粉尘总会向两侧扩散，所以这对我来说不是个问题。”

车手协会主席拉塞尔也透露自己从未遇到过类似问题，但他同时也强调国际汽联需要重视这个问题来保障车手的健康。他在采访中说：“我没有遇到这个问题，但我知道有些人遇到了，因为我们的赛车设计理念并不一样。国际汽联需要对此做出监管，以确保大家的健康和安全。”

博塔斯在2019年同样提到了这个问题，当时他发现自己打喷嚏经常能打出一些黑色颗粒：“我们在比赛中经常吸入大量刹车粉尘。我的赛车没有这个问题，但前车的刹车粉尘会随气流排到后车。比赛后我打喷嚏经常发现自己打出了一些黑色粉末，我觉得这日积月累会对我的身体造成严重的损伤。我希望能呼吸干净的空气，但我知道这不太可能实现。”

刹车粉尘真的有害健康吗？

由此看来F1的刹车粉尘问题确实存在，围场内的工作者都会大量吸入这种粉尘，但这种粉尘真的如米卡·萨罗所言那般有害健康吗？众所周知，吸入过多的粉尘会导致肺尘症，这是一种长期暴露在极端粉尘条件下导致的肺病，常见于矿业工作者身上。F1车手的工作环境并没有那么极端，所以并不会有患上肺尘症的风险。

但无论任何，大量颗粒在肺部的积聚都会影响健康，尤其是碳纤维作为新兴材料还尚未研究成熟，很难断定它是否对人体就是无害的。

除赛车之外，日常生活中的家用车也会产生刹车粉尘。欧洲全年平均有30万人因汽车造成的空气污染而病逝，调查显示，造成空气污染的不仅是汽车排放的尾气，刹车粉尘等非排放污染也是重要因素（见下图公路污染成分趋势线，直线与点横线为PM10和PM2.5的排放污染，两条虚线为相应的非排放污染），刹车粉尘造成的颗粒物污染占总污染的20%。然而迄今为止在民用和赛事领域都没有任何一条法规来监管这方面的问题。尾气排放污染目前已经被清洁燃料、更有效的过滤芯以及新能源车极大地缓解了，刹车粉尘的问题应该引起人们的重视。

国际汽联也并不是完全无动于衷，他们正在着手研究制动管道的几何设计，以保证裹挟着粉尘的气流不会直接流向车手。这对车手而言无疑是重大利好，但实质上还是治标不治本，没有解决空气污染的问题。虽然F1赛车造成的刹车粉尘污染在人类生活中只是沧海一粟，但鉴于F1赛事的环保理念和他们的2030年零碳排放量目标，他们需要做到更好。

潜在的解决方案

有没有一种技术能从源头上减少刹车器产生的粉尘数量呢？我们想到了法国公司Tallano研发的Tamic系统，通过在汽车的刹车系统里加入一套独立的电子控制单元，这个系统可以在检测到制动的同时激活一个小型涡轮机来收集粉尘（如下右图，改装后的刹车系统产生的粉尘显著减少了）。

这项技术目前只能应用于民用车，因为赛车的工作环境相对要更加极端，而且需要零件高度集成化以减轻重量。但这些都是可以被解决的问题，我们完全有理由憧憬这项技术在未来上探到赛车领域。

F1一直是汽车领域的引领者，但面对更优秀的技术，时不时地当一下追随者也无伤大雅。

（老妇人）