科技日报记者 金凤
北京时间7月3日晚，世界一级方程式锦标赛英国站比赛上演惊魂一幕。
中国车手周冠宇在发车阶段被卷入碰撞事故，其赛车失控发生翻转，并高速冲出赛道，受损极为严重。事故发生后，周冠宇被送往赛道医疗中心检查。幸运地是，周冠宇死里逃生，并无大碍。
“我没事，很幸运还可以站在这，今天Halo救了我。”周冠宇在赛后报平安的微博中，向Halo致敬。
F1被誉为最危险的运动之一，历史上发生过多起严重事故。这次在周冠宇事故中立下大功的Halo系统便是近年来国际汽车运动联合会为保护车手安全，采取的重要措施。
高强度钛合金让赛车高承压
“Halo是为高速驾驶赛车的赛车手提供充分头部保护的安全系统，它由5级钛合金制备而成。这种钛合金含有6%的铝和4%的钒，比铝合金的强度和硬度都更高，同时密度又很低，每立方米大约4400千克。”江苏大学材料科学与工程学院副教授、博士生导师郭顺告诉科技日报记者。
密度低，意味着Halo不会给整车带来太多负担，“相对于钢、铁，钛合金的重量更轻。不仅是赛车，现在轻量化的商用车设计中，有时也会选择钛合金作为结构件。”南京理工大学机械学院教授王显会说。
质量轻，抗压能力可一点不含糊。特殊的材料和构型能让Halo多能扛？郭顺介绍，“Halo系统能承受来自不同方向的125千牛的力、相当于12吨的重量5秒钟，以保证高速碰撞时都不会出现故障。”他表示，5级钛合金的抗拉强度可达1300 兆帕，该强度足以使得Halo系统在车对车碰撞的情况下，能够承受数倍车辆本身质量的静态负荷，能够显著降低潜在的伤害。而通过合理的热处理，还可进一步优化5级钛合金的微观结构和力学性能。
5级钛合金因其优异的力学性能和较低的密度，也应用在航空航天工业中。郭顺介绍，它主要用于制造发动机的风扇和压气机盘及叶片，以及飞机结构中的梁、接头和隔框等重要承力构件。
图源：视觉中国
“5级钛合金表面的一层薄的二氧化钛保护性氧化层，也使其拥有优异的耐腐蚀性能。”郭顺表示，5级钛合金也被广泛应用于航海工业中，以满足船体结构在高速行驶时对材料的抗拉强度和耐腐蚀性能的特殊要求。
Halo系统“上岗”前，还需经过无损测试
Halo系统刚被引入F1时，因其造型被车迷称为“人字拖”。Halo前端安装在车手前方的车架上，从两侧绕过车手的头顶，向后固定在驾驶舱的两侧。在车速动辄达到300公里的方程式赛车赛事中，这种设计可以有效防止车手头盔接触墙壁或障碍物。
在一些事故照片中，我们往往会发现，Halo的结构几乎不会发生任何变化，只是表面会有些残损，Halo凭什么这么坚强？
图源：视觉中国
“Halo系统各部件之间通过激光焊连接，整个焊接过程是在一个封闭的真空环境箱内进行的，以防止异物的干扰。焊接后整个装置还要经过进一步的热处理，以提升Halo系统的整体强度。这一系列的加工处理可保证Halo系统在高速碰撞后不失效不脱落，可有效防止对车手的伤害。”不仅于此，郭顺介绍，每个Halo系统装置在正式“上岗”前，还要经过结构、重量检查和无损测试。测试包括X射线和裂纹测试等。
F1被誉为最危险的运动之一，历史上发生过多起严重事故，这一系列的事件引发了大众对驾驶舱保护的关注。2014年F1日本站比赛中，车手比安奇在雨后赛道上撞击赛道吊车头部受到重创，最终不治去世；2015年，前F1车手贾斯汀·威尔逊在一场印地赛车比赛中被另一辆汽车飞出的碎片击中致死，这推动了大奖赛车手协会呼吁在F1赛事中增加驾驶舱保护。
国际汽联在2018赛季的F1比赛以及各类单座方程式赛车比赛中引进Halo系统。从那时起，Halo在多起几近致命的事件中拯救了多位赛车手。2018赛季比利时站，勒克莱尔的赛车遭遇另一辆赛车压顶撞击，他在Halo保护下免受生命威胁。2020赛季巴林站，罗曼·格罗斯让驾驶的赛车突然失控撞上隔离护栏，赛车瞬间解体爆燃，曾经不支持Halo系统的格罗斯让最终惊险逃生，仅受轻伤。
在方程式赛车中，HALO并非仅有的托举赛车手生命的保护措施。在人类挑战速度极限的征途中，科技让我们有更多的机会探索未知，奔赴未来。
编辑：刘义阳
审核：朱丽
