下面就国际赛车比赛系列予以说明。除了已经提到的赛车比赛系列外，还有一些国家级的赛车比赛系列，它们也是很重要的，如德国拉力冠军赛，它受到全国关注并由DMSB组织进行。另一个特别情况是美国，在美国进行的赛车比赛系列在以前关注度不高。除了美国的Le Mans系列（ALMS）、Indy Racecar League（IRL）和Champ Car-Serie外，一级方程式赛车比赛关注度远低于国家的Nascar赛车比赛系列，Nascar赛车比赛系列属于国家的顶级体育运动事件。
不同的赛车比赛系列基本上可再分为道路/环形路段赛车比赛和拉力赛系列。环形路段赛车比赛又可分单座赛车系列（车轮不带罩）和运动车（跑车）/旅行车赛车系列，除运动车样车外从外形看相当以前的批量生产汽车。
1.方程式赛车/单座赛车
单座赛车当前主要有下面系列：一级方程式、三级方程式、A1 GrandPrix-Serie（A1大奖赛系列）、初级系列和商标方程式。它们的共同结构是“无罩车轮”。速度较慢的商标方程式赛车目前为CFK材料座舱和满足FIA规定的防碰撞试验的无骨架车身结构。方程式赛车系列发动机功率约为100～550kW。
一级方程式赛车在过去几十年已成为世界范围内最重要的赛车系列。由于对海报和电视的重视，自20世纪90年代中期以来，大的汽车集团参与了一级方程式赛车比赛，使原来小车队在方程式的赛车比赛中占优势的情况[4]被目前的“国王等级”的宝马、法拉利、本田、梅赛德斯、雷诺和丰田大车队替代。这些车队的预算平均达到上亿欧元范围。
图11.4-1 现代一级方程式赛车视图
下面将以当前一级方程式赛车为例详细说明它的技术特征（图11.4-1）。
一级方程式赛车的技术和它的细节在FIA的F1规则的技术规范中作了规定[7]。在最早时期力图降低参与该赛车系列的高额费用。当前的一级方程式赛车动力装置最大工作容积2400cm3、8缸、V90°布置。只允许使用4冲程发动机。每缸2个进气门、2个排气门。与早些年相比，既不允许增压，又不允许用椭圆活塞。发动机重量至少95kg，理想情况尽可能下沉。发动机重心位置规定离油底壳最下边165mm。为优化发动机转矩，除了排气道几何形状和气门定时可变外，不允许进气道几何形状变化。在规则中规定可选择材料和合金。目前发动机功率约为510～550kW，它相当于减少以前所用的V10发动机功率的20%。部分的发动机地最高转速显著地高于19000r/min。
目前采用的一级方程式赛车变速器是半自动变速器，有最少4个档，最多7个档。换档由驾驶人通过转向盘上的摆杆操纵。附加规定倒车档。采用液压换档，换档持续25～30ms。变速器体的刚度特别大，因为它承担后桥的承载功能。所用材料常为碳纤维和钛，这是将目前变速器重量降低到25～35kg的有力措施。变速器靠凸缘固定在发动机后面，相连的多片离合器也采用CFK材料，因为可减轻重量，且有高的耐温性。
发动机变速器总成固定在CFK无骨架车身后壁。无骨架车身和动力装置一起组成一级方程式赛车承载结构并按FIA技术规则设计为存活室。它是一个铝质蜂巢状的三明治结构，作为支撑部件，有多达12层的碳纤维织物。材料总厚度不超过3.5mm。目前的无骨架车身约为45～50kg。无骨架车身在汽车窑中，在温度约130℃、压力超过6bar保持2.5h进行时效硬化。
无骨架车身上有一个驾驶舱开口，它的尺寸可使赛车驾驶人在5s以内离开。开口长度按目前的规则为850mm，宽度为350mm（图11.4-2）。
无骨架车身的防碰撞安全性必须按FIA规定的试验程序（FIA Test 01/00）验证。试验分静态、动态试验两部分。静态试验是按规定在地上在前部、腿部和座椅范围进行多次压坏试验和翻滚弓架试验。翻滚弓架一端安装在驾驶人后部，另一端安装在转向盘前。分别在侧向、纵向和垂直方向加载50kN、60kN和90kN，这时下沉量不大于50mm。所有其他同样的部件在使用前要由FIA重新检验。静态试验比规定的载荷小20%。
动态防碰撞安全性采用前、侧、后碰撞试验检验。这时参考无骨架车身配备75kg重的假人，整个重量为780kg。按2007年的新规则，碰撞速度15m/s。在假人胸膛测得的减速度在3ms时间不应超过60g。侧向和后部碰撞速度分别为10m/s和11m/s。在动态试验时不应损伤存活室。另外，需快速闭锁转向盘以完全保持它的功能[7]。为降低碰撞能量，规定在赛车前、侧、后各有一个“防撞盒”。
图11.4-2 一级方程式赛车驾驶舱开口
防安全燃料箱同样要由FIA协调，它由一种吹气橡胶组成，所用材料除了列出的生产厂家外由FIA规定。安全燃料箱必须安装在无骨架车身内的驾驶人座椅与后壁之间，并且两边在整个赛车纵轴不应凸出超过400mm。驾驶人座椅与驾驶人单独匹配，一般重量不超过500g。
一级方程式赛车只允许使用弹性的车桥悬架。弹性行程受空气动力学设计影响受到严格限制，因为赛车在高速行驶、在约18kN驱动力作用下必须要有一定的离地间隙范围。在赛车前部的最大弹性行程约为25mm，后部约为50mm。底盘前部铰接在无骨架车身上，后部铰接在动力装置上。铰接通常采用赛车运动中常用的小型球铰链或由于弹性行程小，有时采用弹簧钢铰接板。通常使用双横向导臂。弹簧和减振器大多通过推杆和摆杆操纵。整个的弹性、阻尼和悬置的动力学参数是可调整的，以使赛车在特殊的需要时（与如赛车路段或驾驶人需要）匹配，但在赛车过程中不能调整。1994年以后不允许使用主动底盘，因为自由放置的车轮在碰撞时特别危险，所以带合成纤维（杜邦公司研制）绳的车轮架必须可靠，以最大可能保护驾驶人和观众安全。一级方程式赛车当前一般配置齿条转向，大多还有转向辅助。电子转向辅助是不允许的。由于赛车比赛时的高弯道车速和转向的快速响应的必要性，在赛车上没有考虑使用阿克曼转向角方程式[见7.4.5小节，方程式（21）]，而是采用平行转向。转向柱主要由碳纤维制成，但也采用像钛、铝合金的轻结构材料。转向柱除机械和电气支架外，为能从转向柱端部取下转向轮，必须要有防碰撞构件。整个转向柱必须按FIA规定的试验程序进行试验。
按生效的规则，一级方程式赛车最多允许有2个驱动轮，赛车不超过4个车轮。在这方面让人回想起20世纪70年代在Tyrrell举行的一级方程式赛车比赛中引起轰动的6个车轮，其中4个是转向前轮的赛车[4]。车轮最大直径限制在670mm或660mmm（雨天用/干燥路面用轮胎）。前桥车轮最小宽度为305mm，最大宽度为355mm。后桥车轮最小宽度为365mm，最大宽度为380mm。轮辋直径限制在328～332mm，采用13in轮辋。在目前生效的规则范围特别重要的还有轮胎性能。根据天气状况要使用专门的轮胎。由于减轻重量的需要，在轮胎的混合物中，杜邦公司制造的合成纤维占有很高份额（质量分数），它替代钢的份额。轮胎可分干轮胎和湿轮胎（雨天用/干燥路面用轮胎）。规定的一级方程式赛轮胎槽至少14mm宽、2.5mm深，并对称布置。槽之间的距离必须为50mm，胎面总宽度不应超过270mm。这个规则的目标是尽可能降低弯道行驶速度。目前干轮胎的最佳工作温度与最大的附着性能有关，约为95℃。因此，在使用前要用加热罩将轮胎预热到80℃左右。湿轮胎约在45℃就可达到它的最佳附着性能。
FIA也对一级方程式赛车制动器作了规定。赛车必须有两个前后桥独立的液压制动回路，它们由踏板操纵。在比赛时前、后桥的制动力分配可以改变，但必须在制动过程内整个的制动力应保持不变。通常分配在前桥上的制动力为60%，后桥上的制动力为40%。不允许安装防抱死制动系统。制动钳由铝合金制成，每个车轮上最多有6个制动活塞和两个制动摩擦衬片。内部通风的制动盘尺寸为最厚28mm、最大直径为278mm。自1982年以来，由于碳纤维的耐温性好、重量轻和摩擦系数大而用作制动盘和制动摩擦衬片。目前在一程方程式赛车比赛的制动过程中，减速度已超过5g。
图11.4-3 在一级方程式赛车制动过程中的典型的温度变化[8]
与常规的钢制动盘的盘式制动器不同，碳纤维盘式制动器的制动作用与制动器的温度有很大关系。在高速时的典型制动过程时，一级方程式赛车制动盘在约1s内加热到1000℃左右，在该温度下由于氧化作用制动盘显著磨损。因此，在短时间内制动盘必须有效冷却。制动器最佳的工作温度约为650℃。当然制动冷却不能下降太快，因为制动器温度低于400℃时制动作用很弱（图11.4-3）。
制动器冷却不能像载货车比赛那样采用液体冷却，而必须通过有针对性的空气引导达到冷却效果。必要的冷却通道在FIA的规则中的几何形状规定中作了说明，并且除了良好的制动冷却作用外，应尽可能少造成气动损失[9]（图11.4-4）。
图11.4-4 典型的赛车轮毂[9]
发动机在一级方程式赛车中不断地规格化、统一化，并且2007年后甚至采用统一的轮胎[11]，则赛车的空气动力学设计起着越来越重要的作用。这就要在高的下沉力因数Ca和低的空气阻力因数Cw之间寻求最好的折中。在一级方程式赛车比赛中，通常下沉力因数可达Ca=-3，它与空气阻力因数Cw之比为Ca/Cw=-2.5～3.0。当前，除了强制的风洞试验外，不断使用三维计算流体动力学（CFD）设计零件[12，13]，从而放弃使用不同的样件进行检验试验，因为在计算机上可以识别出少数有效的方案。但仍不能放弃在风洞中的“精雕细刻”。此外，CFD仿真计算通过真实的风洞试验更正确，而不会损害预测精度。
在一级方程式赛车车身上的前翼板、车身和底部设计以及后翼板主要影响赛车的空气动力学性能。为达到较高的纵向、横向加速度，需要高的下沉力，因为通过提高附着力可以缩短制动距离、提高弯道行驶速度和具有更好的加速性能。因为在赛车比赛中过快的弯道行驶速度会有不安全性的危险，所以要仔细确定车身的各个零件的重要尺寸[7]。如前翼板最大宽度为1400mm，并且必须至少高于参考平面150mm。参考平面是相对道路平面的无骨架车身平面。赛车最大宽度为1800mm，高度为950mm。在车桥之间车身最大宽度为1400mm，后翼板在超过参考平面800mm高度时最大宽度为1000mm。还要确定赛车车轮前、后悬可能的最大值。从前轮中心线测量向前不超过1200mm，从后轮中心线测量向后不超过600mm。这是在规则范围内最好的一种方案。
前后翼板的迎角可以改变，以在各个赛车路段需要时调整Ca/Cw。这样在多弯道比赛路段设计较大的迎角以得到尽可能大的下沉力，而在长直线路段选择尽可能小的空气阻力系数的平坦位置（图11.4-5，见书后彩图）。
在现代一级方程式赛车上，下沉力的约25%来自前翼板，约35%来自后翼板，有约40%来自车身/赛车底部。在车身/赛车底部带有安装在后面的扩压器。为产生下沉力，翼板的翼形与产生升力的翼形（如飞机）正好相反。在翼板下面流过空气加速，产生负压；而在上面流动的空气速度较低而产生正压，从而形成下沉力（图11.4-6）。
图11.4-6 翼板产生下沉力原理
图11.4-7 一级方程式赛车前翼板
前翼板通常由主翼板、较高放置的可调阀板和称为“鼻子”的左、右防撞盒组成。为将空气绕车轮和车桥悬架正确引导，还在主翼板端部采用了封闭翼板，即挡板（图11.4-7）。
在这方面值得注意的是车桥悬架的所有零部件通过呈滴状的车桥控制杆断面设计可优化这部分的空气动力学性能。
为将绕流空气有针对性地引向润滑油和冷却液的冷却器开口（通常布置在车身侧壁中），需要在前车轮和车身侧壁间布置导风板。这些导风板将部分流入的空气流和赛车下部的空气流导向扩压器。除排出的发动机废气外，还可利用冷却器排出的气流，以空气动力学辅助赛车后部范围。目标是提高空气动力学效果，保证尽可能可靠无干扰地环流到后翼板。
赛车底部对下沉力有重大影响，在设计上受很大限制，且有技术规则确定。沿赛车底部流过的空气速度越高，负压越大，从而产生底部效应，即赛车下沉。后轮中心线后面呈扩压器状的赛车底部还向上移，使负压增大，赛车底部的下沉力进一步增加。减小下沉力和相应地减小弯道行驶速度就要考虑在赛车底部按下沉力减小程度分级。底部分级范围位于后轮中心线前330mm这个点的后面和表面必须位于参考平面上面50mm处。为保证赛车最小离地间隙，在底部中间安装一个滑块（Skid Block）。滑块从330mm线向前延伸到前轮中心线后，直至向后到后轮中心线。规定的滑块厚度为10mm。滑块用密度为1.3～1.45g/cm3的一种材料制成，大多为木材或塑料。在比赛结束，在垂直方向的磨损不大于1mm，否则以事后除名威胁比赛参与者。
在比赛时，一级方程式赛车总重（包括驾驶人和加满油的燃料箱）不超过600kg。实际上，由于采用轻结构材料，要比规定的重量低得多，通常要加专门的配重（Wolframplatten），但这样会改变赛车平衡，对此要与驾驶人和比赛路段的要求配合。
表11.4-1列出了各种方程式赛车的特征。
表11.4-1 各种方程式赛车特征
2.运动车（跑车）
运动车（跑车）可分GT运动车和运动样车。GT运动车用于FIA-GT系列比赛和由1′Ouest汽车俱乐部（ACO）列出的系列比赛，如勒芒的LMS系列、美国Le Mans的ALMS系列比赛。最后是勒芒24小时比赛。运动样车LMP1和LMP2则使用在LMS、ALMS和勒芒24小时比赛中。LMP名称表示勒芒Prototyp（LM样车）。在比赛中LMP运动样车要比GT运动车在相同的起动场地起步慢，当然这是按不同的规则。上面列出的系列比赛大多是长路段比赛，可得到对设计长路段使用的运动车的一些基本要求。
GT1和GT2运动车以批量生产汽车为基础，所以对赛车运动有一定的限制。它有多种运动车设计，如后驱动前置发动机、后驱动后置发动机和后驱动中置发动机方案。在这些运动车设计中不允许全轮驱动。GT2运动车功率比GT1运动车功率小，为一致性要制造200辆道路行驶运动车。GT1运动车只要25辆。GT1运动车发动机功率达到450kW。
像LMP的运动样车完全是单纯的赛车，它不考虑批量生产件而单独开发。设计LMP运动车是由比赛路段的状况预先确定的。如勒芒比赛路段，长的直线段占很大比例，在直线段可以以很高的速度行驶，所以空气动力学设计特别重要。同时，在长路段比赛中要有高的可靠性和高度的服务友好性。对运动样车的规则不同于由FIA和ACO共同制订的规则[14]。由于规则的规定，设计运动样车有很大限制。LMP1运动样车是为汽车生产厂家和集体获胜而规定的类目设计的。LMP2运动样车是为私人车队设计的成本低廉、车速较慢的运动样车。
无骨架车身是运动车的重要部件，它的外形尺寸有严格规定。运动车可以是敞式的或闭式的。在规则中，对运动车结构同样作了各种详细的要求[15]。无骨架车身为铝—CFK蜂巢核心结构，与一级方程式赛车一样要经受众多的安全性试验，既要做静态试验，又要做动态试验。在加压试验中，要在前、侧、燃油箱周围的底部各个部位检验结构强度。不允许出现结构性损伤，可能的塑性变形深度不超过1mm。无骨架车身应有前、后翻滚弓架。翻滚弓架要在定义的翻滚试验中检验它的强度。在动态前碰撞试验中要试验无骨架车身和前防撞盒的安全性。无骨架车身需配备75kg假人、蓄电池和灭火器。运动车规定的最小重量：LMP1运动车为925kg，LMP2运动车为775kg，另外还有试验时加上的150kg，这是保证驾驶人的最大可能的安全性所需。试验时以14m/s的碰撞速度碰撞在与无骨架车身纵轴呈直角的固定障碍物上。在假人胸膛范围的最大减速度在3ms时间不应超过60g。驾驶舱的设计应能使驾驶人在7s内离开（图11.4-8）。
图11.4-8 LMP1运动样车（赛车）的无骨架车身
CFK防撞盒固定在无骨架车身前端，与一级方程式赛车的“鼻子”相似。目前的运动样车常为组合的部件。如奥迪R10 TDI的空气前部分流器、防撞盒、挡泥板组合在一起组成运动车前部，由于服务友好性原因，它是作为一个部件验收的[16]。同样，底盘前部固定在无骨架车身前部。在驾驶人和后壁之间安装按FIA指令制造的燃料箱。燃料箱在整个运动车纵轴不能宽于675mm，且要与驾驶人、发动机隔开。通常发动机与它后面放置的变速器用凸缘直接固定在无骨架车身后壁上。发动机和变速器设计为承载部件。后桥直接铰接在变速器上。如果无骨架基本车身对不同的车队配备不同的发动机，则在无骨架车身和发动机之间需要距离调整部件。变速器后面可能还安装防撞盒。尽管规则没有规定安装防撞盒，在奥迪R10 TD运动车上就是这种情况，一方面是进一步增加驾驶人安全性，另一方面是作为后挡泥板的稳定支撑。
在无骨架车身下面拧上在规则中详细规定的平面底板。与一级方程式赛车相似，该平面底板是减小下沉力分级的，平面底板侧面按定义的半径过渡到车身侧面。在底板中间有一个滑块，以保持最小离地间隙，滑块从前桥中心线一直延伸到后桥中心线。底板用作参考平面，它与总的垂直尺寸有关。扩压器连接在底板后部，使后挡泥板产生附加下沉力。如果拆去规定的众多护板，就会在基本的车身中发现它与一级方程式赛车有惊人的相似性。(www.xing528.com)
除了底板的空气动力学设计外，车身外表也特别重要。从参考平面测量的无骨架车身长、宽、高为4650mm、2000mm、1030mm，最大轴距3000mm。按规则，车身的设计应将所有的机械部件和车轮隐藏起来。前轮前缘突出部最大1000mm，后轮后缘突出部最大750mm。在车轮之间嵌入的外皮有点像一级方程式赛车那样受到严格限制。从这些规则中可得到运动样车的外形特征。由于服务友好性原因，通常取消车身部件的快速安全性闭锁，以尽快接近车身。同样在运动样车上，也能够在下沉力系数和空气阻力系数之比Ca/Cw达到最好的折中。除CFD仿真计算外，还要在模型上和原型汽车上进行众多的试验。只有通过细致的工作才能进一步改善运动样车的空气动力学性能。运动样车前面的前气体分流器有特别的作用。它引导一部分流入气流到运动样车下面；另一部分气流通过装有冷却器的运动样车那部分范围。在这方面，要注意运动样车后部范围的正确排气，这样排气气流可以无干扰地流入后翼板。在到后翼板中间不允许还有其他的翼板，当然在挡泥板前部还允许布置最多2个的空气动力学部件，它们的安装高度不能超过参考平面600mm。后翼板最多是双翼型的，高度不超过参考平面965mm。不允许驾驶人调整翼板。在严格限制时，在几何上改变支架必须满足规则规定的强度条件并直接与运动车构件相连。
运动样车的发动机型式基本上可自由选择，但要符合发动机工作容积限制的规定。在LMP1运动样车上，对自然吸气点燃式发动机工作容积限制在6000cm3，对增压点燃式发动机为4000cm3。最近几年奥迪使用的废气涡轮增压柴油机最大工作容积为5500cm3。为统一起见，采用空气流量节气门。根据发动机型式不同，在工作容积差别不大的情况下规定节流器直径。如奥迪R10运动样车的5.5L-V12 TDI发动机有两个直径为39.9mm的节气门。废气涡轮增压器不允许有进气可变断面和陶瓷部件。可能的增压压力与发动机型式和它的工作容积有关。对V12涡轮增压柴油机增压压力为2940mba（绝对压力）、允许带增压空气冷却器（中冷器），进气道几何尺寸可自由选择，但进气道长度不允许变化。排气系统噪声按ACO测量方法[14]不超过113dB（A）。不允许有可见的炭烟排放。点燃式发动机燃料箱燃料不超过90L，柴油机则不超过80L。柴油机燃料箱必须留有少量燃料，所以它的优点部分地抵消。
通常使用最多6个档的变速器，只允许带倒档的机械变速器。一般使用CFK离合器，只允许通过发动机控制牵引力。
底盘大多为双横向导臂机构。弹簧—减振器总成通过连杆和摆杆操纵。除采用经典的螺旋弹簧外还采用扭杆弹簧。因为底盘总成处于进气气流中，所以要优化空气动力学的各个零部件。横向导臂铰接像一级方程式赛车上那样通过板弹簧实现。制动系统必须有两个独立的制动回路，不允许有制动助力器。驾驶人可以调整制动力分配。不允许使用ABS系统。制动钳需由铝合金制成，最多可以有6个制动活塞。制动盘可自由选择，前制动盘直径不超过380mm。制动盘和制动摩擦衬片一般为碳纤维材料。
按规则，LMP1运动样车车轮宽度最大为16in，LMP2最大则为14in。同样规定了LMP1和LMP2运动样车车轮的最大直径和最小重量。
目前带涡轮增压柴油机的LMP1运动样车（赛车）最大功率超过475kW、转矩超过1100N·m，可达到的车速约为330km/h（图11.4-9）。
图11.4-9 典型的奥迪R10 TDI LMP1运动样车（赛车）
3.旅行车（赛车）
旅行车（赛车）在外表上最像批量生产汽车，可事实上它是根据相应的赛车系列技术特点的一种车。在FIA的细节中规定了它的技术特征[17～19]。自2005年以来在世界层面举办世界旅行车锦标赛（WTCC），它源于欧洲冠军赛（ETCC）。在世界层面，举行许多国家级的旅行车锦标赛，如瑞典旅行车锦标赛（STCC）和英国旅行车锦标赛（BTCC）。在国家层面还崭露了旅行车杯赛，如大众Polo-Cup、Mini-Cup、雷诺Clio-Cup或Seat Super Copa Leon等锦标赛。与商标方程式比赛相似，旅行车比赛的特点是在比赛场地的汽车结构几乎都一样，不同的只是非常有限的范围。此外，在比赛季节驾驶人之间可以部分交换汽车。所用的旅行车方案大多是中央控制，且大多为新生力量提供的。
这期间举行的德国旅行车征服者（DTM—Deutsche Tourenwagen Masters）比赛具有特别的地位，原则上使用的是Silhouette旅行车系列。与T1跨国家拉力赛赛车相似的承载钢管框架位于外观不断系列化的塑料外皮车身下面。Silhouette旅行车系列采用的是完全的赛车技术。为降低成本，众多的零部件（如碳纤维制动器、变速器、万向轴、后翼板、发动机电子系统/装置）等都对汽车生产厂家作了统一的规定[20]。Silhouette旅行车系列必须符合4车门大批量生产的汽车车门。当然允许有较多的修改，特别是在汽车前部、后部范围和车轮罩处。车顶必须是金属板。Silhouette旅行车重量至少为1070kg。典型的旅行车征服者赛车DTM外形尺寸约为：长4800mm，宽1850mm。规定使用统一轮胎，18in轮辋。对栅格管框架还使用CFK安全室和前、后CFK防撞件。对发动机也有规定，采用V8-90°发动机，最大工作容积4000cm3，每缸4气门。另外规定2个节气门，每个节气门直径为28mm。发动机功率为340～350kW。底盘由双横向导臂机构组成。与一级方程式赛车相似，弹簧/减振器总成通过推杆操纵。为得到尽可能大的下沉力，利用DTM光滑的底部产生的地面效应，在底部后部范围布置扩压器，以增强地面效应（图11.4-10）。
与DTM不同，世界旅行车锦标赛（WTCC）赛车只允许在很小的范围变化并按FIA Super2000规则制造[19]。必须与FIA A组基本一致，为此一年内必须制造2500辆汽车。通过附加的一致的散件达到Super 2000的技术条件。WTCC赛车车身只允许作少量改变，空气动力学性能必须协调，其中包括防撞杠、挡泥板、导流装置。车轮规格为9in×17in，所有车轮必须一样。在顶视图上应看不到车轮（被车身掩盖），由此可得到修改过的挡泥板形状，为能通过较大的车轮，挡泥板的棱边允许翻转。允许在看不见的部分加强车身，附加的材料厚度对钢不超过4mm，对铝合金不超过12mm。这对支撑规定的安全罩和底盘零部件特别重要。可以取消隔声材料。规定所有车门都有内衬，车门应可以从外面打开。在车门中要附加吸能材料。为此需要一种CFK—铝合金三明治结构的防护板。驾驶人座椅按FIA指令要求。必须安装5点式安全带系统。取消所有多余的座椅。规定一个由FIA验收的灭火器。出于安全原因，侧、后窗玻璃必须有保护膜。前风窗要用聚碳酸酯制成，厚度不应小于6mm。前风窗玻璃的骨架作了规定。WTCC赛车离地间隙不小于80mm，最小重量也作了规定。前驱动装置重量至少1100kg，后驱动装置重量至少1140kg。如果用6档变速器替代系列的5档变速器，则变速器最小重量增加30kg。不允许使用自动变速器。在车内和行李舱底部/地板附加重量对行驶性能的影响是允许的。
图11.4-10 典型的DTM赛车：奥迪A4 DTM
发动机最大工作容积不允许超过2000cm3。4缸、5缸、6缸自然吸气发动机最大转速不允许超过8500r/min、8750r/min、9000r/min。基本型发动机必须符合系列化，缸体和缸盖可少量修改。压缩比最大限制在11∶1。目前系列发动机可达到的功率在190～220kW。功率增长受很大限制，主要通过允许的经典措施，如修改气道和气门、提高压缩比、改变凸轮型线、减轻运动部件（如气门弹簧、活塞、飞轮、离合器）等达到。对气门最大升程作了规定。不允许改变通道几何尺寸。曲轴必须保持系列化。不允许调整凸轮轴位置。
必须协调发动机电子系统。燃料喷射系统必须是原来的，或分开调整。火花塞、电缆可自由选择。冷却液散热器、机油冷却器和空气滤清器可自由选择，但要与规定的支架匹配。车身不允许改变。附件支架可以改变，但要保持它们的原来位置。排气系统可自由选择，但按FIA测量方法，排气噪声不大于110dB（A）。规定要用同类的催化转化器，它在排气流中的位置可自由选择。
差速器可以改变，但必须保留原来的外体。主要的车桥部件必须保留，但在严格的限制下可以增强或改变它的位置。实际上还使用各种车桥结构，如麦弗逊式弹簧支柱（McPhers-en—Federbein）、双横向导臂车桥、复合车桥、倾斜导向臂车桥、多导向臂车桥。铰接可用单球接头替代，当然只是在规定的支架范围内。还可使用附加的稳定器。弹簧和减振器可变，但必须保持原来汽车的布置。转向系直到转向传动机构要与实际需要匹配。允许转向辅助。前桥制动器必须是同类的，要与原来的悬置点配合。制动钳必须由铝合金制成，允许最多4个制动活塞。钢制动盘最大直径为332mm。最多有2个制动活塞的制动钳可以装在后桥上。不允许使用制动助力器。不允许有如ABS、牵引力控制的辅助系统。最多容纳100L的燃料箱必须符合FIA指令，并布置在行李舱或在原来的位置。如果使用带后盖的旅行车赛车，则燃料箱必须要有一个阻燃的、防液体流出的安全盖。
从列出的大量规则来看，要提高目前旅行车赛车性能，只有花费很多的人力、物力、财力和深入细致的工作才能达到（图11.4-11）。
图11.4-11 典型的旅行车赛车：Seat Leon WTCC
4.拉力赛车
在拉力赛车运动方面有国际拉力赛车锦标赛（WRC—World Rallye Car）和马拉松拉力赛车运动（Marathonrallyesport）。WRC下面有两个流动的S2000和S1600系列（新式世界拉力赛车锦标赛JWRC—Junior World Rallye Car）。在马拉松拉力赛车运动中，除已知的马拉松世界杯范围的达喀尔（Dakar）拉力赛外，还有世界各地的各个拉力赛。
“道路拉力赛赛车”通常有可承载的框架。发动机工作容积为1.6L或2.0L。S1600拉力赛赛车与S2000和WRC赛车不同，只是前驱动。有关这方面的详细技术设计在FIA规则中作了说明。制造规范原则上按FIA A组和N组的批量生产车辆和旅行车赛车规范[17，18]。这表示为了实现同一质量，一年内至少制造2500辆赛车。
在最近几年，马拉松拉力赛赛车运动的作用明显增加，除了运动方面外，还有一个普及。它有几个赛车组。T1赛车组为样车和轻型越野车，T2赛车组为接近批量生产的车辆，T4赛车组为超过3.5t的商用车。
在接近批量生产的车辆的T2组中，一年内至少制造1000辆赛车[21]，严格限制赛车修改，如必须保持车身基本尺寸、重量不变。FIA的安全性配备（如规定的安全罩）也不予考虑。与T1组不同，不允许放置如改善重心位置的压载物。发动机可任意选择，但不能选用增压点燃式发动机。点火系统、发动机电子系统、冷却系统、气门控制和空气滤清器可在少范围修改，但零部件的原来位置、尺寸、功能应保持不变。为保证赛车有足够的涉水深度，吸入发动机的空气或者通过位置在赛车内部空间或者通过位置在车顶前缘、直径限制在100mm的进气管进入。为统一发动机功率，按发动机结构，规定了各种节气门。对空气节气门的基本结构和悬置作了规定。在保持满足噪声要求的前提下排气系统可变化，或改变消声器内部结构，或改变消声器在排气流中的位置。现有的催化转化器也可当成消声器。必须保留原来的变速器。只要是同类的机械变速器，还可使用相同直径的赛车离合器。
T2赛车组马拉松拉力赛赛车底部部件可以变化，如横向导臂大多要加强，以加装对石块冲击的保护装置。材料可自由选择，但改变后的部件不轻于原件。只允许采用螺旋弹簧或板簧，这表示汽车必须改装空气弹簧（悬架）。减振器可以改变，但不能改变以批量生产车辆为基础的原则。通常采用加强的越野行驶件。制动盘和制动钳必须符合原配置，只是采用赛车的制动摩擦衬片。不允许使用ABS系统。车轮—轮胎组合可自由确定，但在直径和宽度上符合同类状态。在实际上常使用较小尺寸的批量生产的轮辋与相应的越野轮胎的组合。车轮必须完全被车身遮盖，挡泥板符合规定。
取消车轮罩和发动机室的涂层。建议采用可拆卸的加固保护，但只是保护发动机、变速器、冷却器/散热器、车桥、燃料箱、传动和排气系统。建议采用所谓的“母牛捕集装置”，对它的结构也作了规定。后风窗玻璃和后侧窗玻璃材料为不透明的或透明的，至少3mm厚。
前照灯可改变，但要成对安装，不超过8个（不包括停车灯、倒车灯）。取消车内所有涂层，包括车门、仪表板总成、后排座椅。必须与现有的燃料分开。通常除了其他规定的安全性配备外，赛车座椅要有相应的安全带系统。另外要为前排乘员配置附加仪表、路程计数器，气动喇叭等。T2赛车组马拉松拉力赛赛车与T1赛车组马拉松拉力赛样车赛车的区别见图11.4-12。
图11.4-12 T2赛车组马拉松拉力赛赛车与T1赛车组马拉松拉力赛赛车样车比较
图11.4-13 大众途锐赛车传动系统[23]
在马拉松拉力赛车的T1赛车组规则的框架中开发了拉力赛车。一般情况很少采用批量生产汽车，因为必须为在长路段特别严酷的拉力赛情况下专门设计马拉松拉力赛车。要在最高可靠性前提下达到最大可能的优良性能。虽然T1赛车组规则没有一级方程式规则严格，但FIA还是详细规定了一系列参数[22]。T1赛车宽度可以放宽，但最大宽度对全轮驱动不允许超过2000mm，对2轮驱动不允许超过2200mm。设计师特别喜欢充分利用最大宽度，因为一方面可提高防侧翻安全性；另一方面传动系部件可布置在驾驶人和前排乘员座椅之间，这样座椅位置可以下沉，从而降低赛车重心高度。优化重量分配决定汽车的基本布置。为达到与燃料箱充油量无关、尽可能均匀的行驶性能，要将按FIA指令试验的安全燃料箱安装在座椅后面尽可能深的位置。为减小绕赛车垂直轴的惯性力矩，力图将重要部件尽可能布置在赛车底部和中间。由于这个原因，发动机尽可能靠后布置，因而出现前—中置发动机配置（图11.4-13）。
这种布置的缺点是在修理时动力装置的可接近性差。可采用点燃式发动机或柴油机。通过规定的节气门限制发动机进气量。对点燃式发动机节气门直径是分级的，与每缸上的气门数有关。对增压柴油机，节气门的最大直径允许d=39.2mm，最多可以两级增压。
图11.4-14 T1赛车组马拉松拉力赛赛车的栅格管框架[24]
图11.4-15 T1赛车组马拉松拉力赛赛车的车桥悬架
T1赛车组马拉松拉力赛赛车轴矩总是保持行驶性能的灵活性和稳定性之间的折中。由于这样的折中，以及除了框架的外形尺寸、悬架、动力装置位置外，原则上可从增加的燃料箱的必要位置、座椅和驾驶人与前排乘员脚部空间得到轴距。规则规定一个稳定的栅格管框架作为承载的赛车体，因为只有这种结构方式才能在交变使用条件下经受极端载荷（图11.4-14）。
框架结构基本上可自由选择，但必须保证钢管壁厚大于1.5mm，并要保证乘员头部、肩部有一定的侧向运动自由度。目前框架重量约为250～350kg。在结构设计时前、后凸起尽可能短，以避免在沙滩/沙丘行驶时前部/后部抬起或下沉。应限定前凸起坡角，以限制过早抬起赛车底部。还要规定尽可能大的底部自由度，当然要在重心位移和空气动力学造型方面寻找一个折中。弹簧行程对独立悬架的全轮驱动赛车限制在250mm范围；对刚性车桥则为300mm。两轮驱动的赛车弹簧行程不受限制。车桥悬架大多采用坚实的双横向导臂结构，它还可附加防止石块冲击。由于高的载荷，经常采用每个车轮上有两套弹簧—减振器组件（图11.4-15）。
制动系可自由选择，但必须要有2套分开的、相互独立的制动回路。通常使用内部通风的赛车盘式制动器与铝合金制动钳。车轮尺寸作了规定：在两轮驱动的马拉松拉力赛车上，车轮直径不允许超过890mm；在全轮驱动赛车上，最大车轮直径可达810mm。对2轮驱动的马拉松拉力赛车，允许在行驶时使用可操纵的轮胎—空气压力系统。该系统可以在沙地行驶时降低轮胎气压，以得到较大的轮胎支撑面积，使赛车继续行驶。根据车轮尺寸和弹簧最大行程可确定车轮工作环境。由于空气动力学原因没有进一步增加车轮开口。为免受石块冲击，车轮罩采用耐冲击的杜邦公司合成纤维。为保护其他交通/比赛参与者，规定在车轮罩上要有污物收集装置。赛车下部由加固的保护装置和连通的三明治结构的底板保护。
马拉松拉力赛已达到高速阶段，目前主要要进行T1赛车组赛车的空气动力学设计。在最近几年的比赛中，不断提高最高行驶速度，至今已达到200km/h。为此，在设计时通过尽可能扁的结构使汽车横断面小。另外要考虑巨大的冷却空气需要，它直接影响赛车的空气动力学性能。如涡轮增压柴油机需要增压空气冷却器（中冷器），它的效率直接影响发动机功率，所以要很好地布置空气冷却器。现代T1组马拉松拉力赛带涡轮增压发动机的赛车，如大众途锐2赛车，将体积受限制的空气冷却器布置在发动机前的空气滞止区，同时通过车顶上的开口将冷却空气引入布置在赛车后部范围的冷却液散热器。为保证必要的冷却功率，还要使用较大功率的电风扇。通过定义的赛车后部范围的通道实现车内通风。通过车顶中的进气口空气动力学优化可保证车内、制动器等所需的冷却空气。为进行空气动力学设计，除CFD仿真计算外，还要进行众多的风洞试验（图11.4-16）。
图11.4-16 大众途锐赛车风洞试验
如精细的空气动力学试验可得到安装在前车轮前面的所谓“容让边角（Opferecken）”，它可阻止气流直接流入前轮和车桥，改善空气阻力系数Cw。另一方面，通过在极端的地面跳跃时（如沙滩/沙丘），设定的损伤区可针对性地使“容让边角”弯曲下沉而不损伤赛车前部的车身部分。
由于重量原因，车身由CFK材料制成，并固定在承载的栅格管框架上。特别坚固的车身目前只有约50kg重。由于服务友好性，完全取消车身前、后部区域，并可保证快速闭锁。同样，只要少量的手工操作就可快速拆卸车门（图11.4-17）。
图11.4-17 T1赛车组马拉松拉力赛赛车的车身多件外壳
服务友好性在赛车比赛中有重要作用。如在难行的地区，工作人员可以尽可能简单地更换车轮。为此经常安装在比赛中能快速抬起赛车的提升设备。除了一系列的备件外，还可提供多达4个备用车轮。上面所说的赛车特点还包括可更换万向轴，而不需要拆下车轮。
T1赛车组规定了与发动机工作容积从1600cm3到超过8000cm3有关的27个最低重量要求。另外还有全轮驱动和2轮驱动的区别。发动机工作容积从3500cm3到3750cm3的赛车最小重量，对全轮驱动为1787.5kg，对2轮驱动为1190kg。涡轮发动机工作容积要比上面的自动吸气发动机工作容积小1.5倍，即上述的赛车最小重量相当于配备工作容积为2500cm3的涡轮发动机赛车最小重量。实际上希望赛车的重量更小，以通过有针对性地布置附加重量改善赛车行驶性能。
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