相信看过F1方程式赛车的朋友知道，在F1赛车发生严重车祸时，即便车辆已经面目全非且完全解体，但驾驶员的车舱部分依旧保持完整，并牢牢地保护车手的安全，而这种结构被称之为Monocoque Chassis（硬壳式底盘或单体式底盘），这一词来自于法语“单体”的意思，硬壳式底盘构成了大多数现代单座赛车和运动赛车的支柱，同时也应用在一些量产车型上使用。

图：对于一体式（Unibody）和硬壳式结构经常会被混淆，两者并不相同。一体式车身可以理解为通过管、隔板和箱型截面构成的单元式车身，拥有骨架提供大部分强度，同时各个部件需要通过焊接组装而成；而硬壳式结构更多是像鸡蛋一样，通过外部皮肤形成的架构来获得强度，整体结构如同一艘小船或浴缸，是一个单体结构而非多个部件组合而成。

单体式结构最早可以追溯到20世界初，但这个架构并非用在汽车上，而是应用在航空方面。1911年，瑞士海洋工程师Eugene Ruchonnet打造出一架代号为Cigare的飞机，这架飞机由几层薄木构成，1912年法国飞机制造商Deperdussin Monocoque利用这种结构打造出带有平行弦翼的中翼单翼飞机，通过三个1.5mm厚的郁金香单板层压板围绕模具粘合在一起，固化后拥有一定强度就无需框架，实现更高的轻量化，这也是后来单体式结构被运用在汽车上的原因，其相比传统的一体式结构设计更轻，同时在出现碰撞时能够将碰撞力分散在整个车身上，更好地保护驾驶员和乘客，并且在强度上有着较高的扭转刚度，对于车辆的操控有一定的提升。

图：有利就有弊，对于单体式结构车身来说，修复可不是一件简单的事情，同时为了达到更加轻的重量，往往会选择更轻更硬但更贵的材料，例如碳纤维和铝材质，所以单体式结构更多会出现在一些较为昂贵的跑车或赛车上使用。

在飞机上得到验证后，便开始应用在汽车上使用。在1915年，Howard E. Blood与雪佛兰创始人之一Louis-Joseph Chevrolet（路易-约瑟夫·雪佛兰）为参加印第500打造出这款名为Cornelian的赛车，其采用单体式结构并带有后独立悬挂。

图：Cornelian的造型类似于一艘小船，发动机安放在车头内，通过螺栓连接前后悬挂，通过座舱下方隐藏的传动轴传输动力至后轮，结构相对比较简单。

到了1923年，法国豪华汽车品牌Avions Voisin的创始人Gabriel Voisin利用一战期间造飞机的经验，为参加法国图尔大奖赛而打造出这款应用单体式结构的Voisin C6 Laboratoire，其采用轻质铝打造单体式结构底盘，将车身设计成类似雨滴形的形状为此提高空气动力学效率，6缸直列发动机直接暴露在车头外，整车仅仅只有660kg，这让Gabriel Voisin在比赛中获得了第五名。

图：在这款Voisin C6 Laboratoire中除了采用单体式结构底盘如此创新的设计，其还采用相当复杂的前悬挂设计，并且在发动机冷却泵前方还设置了一个螺旋桨，利用行驶时的风流为发动机提高散热效率，若是不清楚还以为是用来装饰的东西。

图：1950年曾在英国皇家空军基地服役的Tom Killeen打造出与喷火战斗机类似的单体式结构赛车Killeen K1，其外形采用Hiduminium合金板连接，使得整体结构相比更轻、更坚固。

如果说上面这几款采用硬壳式结构底盘的车型相对比较陌生，那么Jaguar捷豹的D-Type相信很多人都在影视作品或游戏中见到过为了能够成功延续捷豹的赛车运动计划，在1954年打造出能够冲击勒芒赛事的赛车D-Type，其核心是创新性的车身结构，也就是单体式结构，采用应力蒙皮工程，将镁合金材质的框架与铆接铝制车身面板结合成一个单一的刚性结构，并且在车头连接铝管副车架用于承载发动机、前悬挂等部件，后悬挂和终传动直接安装在单体式结构车身中。

图：D-Type圆滑且修长的外形设计实现空气动力学稳定性，车尾标志性的稳定鳍片让其能够更加平稳，而得益于单体式结构以及多出采用轻质镁合金（1955更换为轻质铝），整车连带发动机重量仅850kg（1955年更换铝制材质后为1,016kg）。

随后到了1962年，Colin Chapman（科林·查普曼）为了能够在赛场上做出一些比较特别的东西来稳定自己作为有力竞争者的地位，便采用单体式结构取代传统的管阵式结构，适用L72铝合金开发一个铝制框架，结构上更坚固更轻，同时还能够使用更柔软的悬挂，在较慢且紧凑的弯道中有更大的优势。除此之外，飞机式袋式油箱安装在框架两侧，让车身更轻更灵活，减少了发生事故时燃油泄漏的情况发生。

图：在当时首次应用这种设计的Lotus 25对他们来说或许是个风险，但在后来1963年Jimmy Clark（吉米·克拉克）驾驶着Lotus 25赢得了创纪录的七场比赛和世界锦标赛后，才让他们尝到成功的喜悦，并且在后来1965年，Lotus和吉米·克拉克利用与Lotus 25共享底盘设计的Lotus 33赢得了第二个冠军，Lotus 25也彻底改变了赛车运动和高性能跑车的设计。

有了Lotus 25/33这类鲜明的例子后，在后续的单座赛车领域方面起到极大的影响，陆陆续续有更多的赛车品牌采用单体式结构。在1981年，McLaren麦拿伦利用一种在当时创新性的符合材料打造出MP4/1赛车，震撼整个一级方程式领域。在1980年，Ron Dennis接手麦拿伦车队后需要采用进行改变，便聘请了前员工John Barnard（约翰·巴纳德）回来设计一级方程式赛车。在当时并没有人愿意尝试使用复合材料来做赛车底盘，很多人认为碳纤维单体式结构并不安全，即便如此，巴纳德获得了美国Hercules Corporation公司的帮助下，制造出一级方程式首个碳纤维单体式底盘。在1981年首次亮相排位赛中排名第11名，并且最终在银石赛道的英国大奖赛中获得胜利。除此之外，John Watson（约翰·沃森）在蒙扎撞毁一辆赛车但毫发无损，证实了碳纤维单体式底盘实际上更安全。

图：在后来的几个赛季中，麦拿伦MP4/1进行过几次优化，在三个赛季中取得了六场胜利，虽然并没有成为最成功的大奖赛赛车之一，但麦拿伦MP4/1的创新性对于整个一级方程式领域带来了革命性的一面。

时间来到1990年，Jaguar和Tom Walkinshaw Racing（TWR）的子公司JaguarSport打造出XJR-9的公路版XJR-15，希望能够成为XJ220的替代品。而XJR-15最具特别的地方，就是其采用碳纤维凯夫拉复合材料打造的单体式底盘，同时也是全球首款采用碳纤维凯夫拉单体式底盘的公路车，其重量达到1,050/1,062kg。同时，XJR-15采用独立悬挂配备四根不可调节的Bilstein避震，后悬采用XJR-9同款的配置，垂直螺旋弹簧安装在后轮避震杆中。

图：除了具有创新意义的底盘结构设计，其采用的24气门V12自然吸气发动机同样也是令人陶醉的一大特点，与之匹配的是TWR六速手动变速箱，最大扭矩达到569N·m，最大马力达到456匹。

图：除此之外，在1998年日产为了参加利曼GT1级别赛事，与Tom Walkinshaw Racing（TWR）合作打造出有史以来最快、最昂贵的日产公路车R390 GT1，其与XJR-15同样采用碳纤维凯夫拉复合材料打造的单体式底盘，但相比XJR-15更低更宽。

图：相比于捷豹XJR-15要晚一年诞生的麦拿伦F1同样也是采用碳纤维单体式结构，通过使用碳纤维、钛、凯夫拉尔、镁和金等高科技和昂贵的材料打造而成，铝和镁用于悬挂系统的连接点，直接插入碳纤维增强聚合物（CFRP）中。值得一提的是，在1998年，XP5原型车创造了世界上最快的量产车吉尼斯世界纪录，达到386.4km/h，超越了捷豹XJ220在 1992 年创下的349.4km/h，麦拿伦F1在2000年结束了其为期8年的生命周期。

直到如今，还有很多同样采用单体式结构的跑车诞生，例如兰博基尼的L700-4埃文塔多、麦拿伦P1、阿波罗IE等等，不过也因为它制造成本过高、复杂、维修难度高等等缺点，我们更多只能在一些量产跑车上能够体验的到。不过随着时代的进步，如今通过CAD和FEA等等计算机数控进行设计，同时碳纤维工艺不断进步，更多的车型能够使用更轻更坚固的碳纤维单体式底盘，车型变得更加多元化。