复合材料在NASCAR赛车中的演变

由Richard Childress Racing制成的Next Gen原型车（图片来自NASCAR）

赛车运动具有独特的美国特色，这项运动起源于20世纪20年代美国禁酒时代禁止走私威士忌的事件，被称为moonshine（非法酿制和销售的威士忌）。

为提高车速以逃避警察追捕，走私者们通常减轻并改装他们的车辆。

而对加大了马力的街头车辆的迷恋，引发了一些驾驶者的比赛行为，以期获得奖金和炫耀的资本。

逐渐地，这项比赛成为一种流行的娱乐形式，最终发展成为一项有组织的运动。

1948年，美国全国运动汽车竞赛协会即知名的NASCAR（美国北卡罗来纳州夏洛特）正式成立，当时这一组织的成立，是为了创建一套标准的改装车赛规则，今天，这一认证机构对在美国、加拿大、墨西哥和欧洲的不同赛道上举行的1500多场比赛进行监督。

在赛车运动的早期阶段，比赛用的汽车仅限于工厂的模型车。

后来，NASCAR允许对汽车进行改装以增强其耐久性。

近年来，随着改装数量的增多，这一做法融入到了体育文化之中。

每一个赛季，NASCAR都会评估其规则，并经常作出改变，以提高安全性，或者使汽车更具有竞争力。

为了遵守该组织不断完善的规则，每次比赛前都要对NASCAR车辆进行检查。

NASCAR规定了哪些材料可以使用，以及用在哪儿和如何使用。

轻量化与提高车速通常是并驾齐驱的，所以，几十年来，NASCAR 车辆自然而然地用复合材料来获得固有的轻量化、强度和刚性。

一个与钢部件厚度一样的碳纤维部件，能以1/3的重量提供4倍的强度。

所以，多年来，NASCAR车队总是在寻找合法的汽车减重机会，并在赛车中增加了对复合材料的应用。

除减重外，复合材料还具有其他优势。

比赛期间，刹车会产生巨大的热量，同时，发动机盖下温度可达300～400F（约149～204℃），而碳纤维的耐热性则有助于减少发动机部件的疲劳性损伤。

这款由Hendricks Racing 公司为赛车手Jimmie Johnson制造的2019款汽车要比其2002款汽车多使用了35%以上的碳纤维，包括碳纤维的发动机盖、排气孔部件、行李箱、座椅、保险杠和一些小型部件，最大的碳纤维部件是座椅

当前参与NASCAR系列大赛的第六代车辆（通常称为Gen-6）采用了几种复合材料制成的车身部件。

Gen-6 汽车包含一个钢管车架底盘和碳纤维与冲压钢混合制成的车身面板。

该车的发动机罩盖和后备箱盖由加入了芳纶纤维的碳纤维制成，可以减少撞车时产生的碎裂。前后蒙皮也由复合材料制成。

其他由复合材料制成的部件还包括冷却管、齿轮冷却器壳、刹车管和电池箱。

而复合材料在发动机部件上的应用重点则是在发动机上安装部位较高的部件，因为这能降低汽车的重心。此外，碳纤维座椅也经常使用。

目前，Gen-6汽车在不含司机和燃料时的净重为1451kg。

目前正在开发用于NASCAR赛事的新的第七代车辆，许多车队期待着所谓的下一代Next-Gen汽车允许使用更多的复合材料，甚至可能使用全复合材料的车身。也有猜测认为，NASCAR车辆当前的车身-车架结构会被可能也由碳纤维制成的一体式盆体所取代。

据参加NASCAR 杯系列大赛的Hendrick Motorsports 车队（美国北卡罗来纳州夏洛特）发动机操作主管Jeff Andrews介绍，Next-Gen 汽车的开发目标是要比现在的Gen-6汽车更轻，重量可能在1361～1406kg。

“全复合材料的车身将在不久的将来成为实现。”在于2019年5月举行的SAMPE大会暨展示会期间，Andrews在其主题演讲中表示，“这项运动可以见证复合材料的车身将在2～4年内得到广泛应用。”他补充说，全复合材料的车身系统能够在整个车辆长度上提供更一致的表面，并有可能缩短车辆的制造时间。

虽然还没有被引入到NASCAR杯系列赛事中，但复合材料的车身已经在其他级别的NASCAR比赛中得到了检验。

首先，通过参加2017年Xfinity系列赛的3场比赛，全复合材料的车身被引入到了NASCAR的国家比赛级别Xfinity系列赛事中。

2018年，除超级高速比赛Dayton International Speedway和Talladega Superspeedway之外，复合材料的车身被用于该系列赛的所有比赛中。

由法兰连接在一起的互锁复合材料板，构成了Xfinity赛车的复合材料车身。

从本质上说，这些面板通过锁定而固定到位的方式，为更换损坏的面板带来了方便。

据NASCAR 研发中心团队效率高级主管Brett Bodine介绍，与成形并焊接一个钢车身相比，将含有预制复合材料面板的车身悬挂在底盘上所用的时间要短得多，通常大约是2天而不是接近2周。

“我们确信，在赛车上悬挂车身将节省每个车队的费用。”他表示，“更大的节省可能在修理方面：将这些面板彼此拆开，然后重新装上一个新的。”

Xfinity复合材料车身的另一个特点是，在面板表面一些可能引诱车队非法改变汽车空气动力学的区域有凸起的蜂窝状图案，因此，如果要对这些凸起区域进行非法打磨就很容易被发现。

Five Star RaceCar Bodies公司（美国威斯康星州Twin Lakes）生产用于Xfinity车身的复合材料面板，自2015年以来，该公司的复合材料车身一直被用于NASCAR K&N Pro Series系列中，它为NASCAR的车身风格提供了一个试验场所，允许它们在参加全国系列赛前得到检验。

除减重外，NASCAR采用Next Gen规范的目的是，降低在NASCAR赛事中的成本，以为除主宰这项运动的雪佛兰、福特和丰田之外的其他汽车制造商敞开大门。

NASCAR创新与赛车发展副总裁John Probst表示，Next Gen赛车的车身可能将由法兰安装的复合材料制成，这意味着它与参加Xfinity系列赛的汽车一样，车身面板是互锁的。

由Richard Childress Racing（简称RCR，美国北卡罗来纳州Welcome）制造的一款Next Gen原型车，于2019年10月由RCR的驾驶员Austin Dillon试驾，然后于2019年12月由Team Penske的驾驶员Joey Logano试驾。

在继续开发和测试的过程中，Next Gen的车身壳体和底盘预计将于2021 年首次亮相。