科技冬奧!用航天級技術造中國雪車

2022-01-20 09:25:09來源:中國工信產業網

       雪車是冬奧會中的一個傳統項目,是冬奧項目中的“速度擔當”,受到冰雪運動愛好者的關注與喜愛,也被稱為冬季運動項目中的“F1”。但直到2018年,中國雪車運動員的身影才首次出現在冬奧會的比賽中。

  由于起步晚,中國一直沒有自己的國產雪車。又因為雪車裝備制造技術含量高、制造工藝復雜,一直為國外所壟斷。為加快推進雪車等冬奧亟需冰雪裝備攻關,2021年,工業和信息化部組織中國航天科技集團聯合中國一汽集團,組成攻關聯合體,成功研制雙人雪車、四人雪車,實現國產雪車“零”的突破,并于2021年9月交付國家體育總局冬運中心。


用造火箭的技術來造雪車

  雪車也被稱為“有舵雪橇”,在1924年第一屆冬奧會時便已是正式比賽項目,但直到2016年,中國才成立了自己的雪車國家隊。成立之初,這支隊伍只能去國外找場地訓練,沒有自己的雪車裝備,就只能從國外租賃或進口。

  雪車作為體育裝備中科技含量較高、研發制造難度較大的大型運動裝備,國外一般都由本國著名的研究機構或公司定向研發。“我們能夠買到的雪車,與歐美強隊使用的定制版雪車,許多技術都相差懸殊,放在冬奧賽場上,競爭難度極大。”中國航天科技集團一院703所高級工程師周宇說。

  擁有自己的雪車,不僅關系到運動成績的提升,也是提升中國裝備制造核心競爭力的要求。

  2019年,科技部發布了第二批科技冬奧科研項目申報指南,其中就包括雪車裝備的研發制造。中國航天科技集團一院703所隨即著手突破冰雪運動裝備“卡脖子”技術。

  項目研發立項之初,因為沒有專業的賽道,國家隊訓練和比賽的進口車也都寄存在國外,可查到的有用技術資料極為有限,團隊面臨著從“零”開始的難題。

  “光從紙面上知道雪車樣式、規范肯定不夠,必須搞到實車進行比對驗證。”通過團隊的不懈努力,終于在2020年5月從國外引進了一臺即將退役的雪車,“雖然即將退役,但因為是某冰雪運動強國的專用裝備,比市場版雪車的技術性能要好很多,研究價值很大。”

  這輛雪車被拉到703所車間的當晚,各小組負責人從四面八方趕來“解剖麻雀”。經過一個通宵的忙碌,終于心中有底了。在周宇看來,這臺雪車的氣動外形雖是經過精心設計的,但從航天人的視角看,還有較大的優化空間。比如,在工藝材料方面,團隊還能在航天領域找到重量更輕、強度更大的復合材料。


聯合攻關讓國產雪車不再“卡脖子”

  2021年1月,第一代國產雪車研制成型。在接受中國雪車隊的階段性審查時發現,相比國外產品優勢明顯,但不足也依然存在,包括底盤結構不夠先進、操控性能有待提升、人機尺寸有待優化等。要想讓國產雪車真正馳騁在北京冬奧賽場上,必須加以改進。

  底盤技術哪里找?團隊將目光投向了中國一汽集團。2021年,在工信部和體育總局共同推動支持下,中國航天團隊與中國一汽組建攻關聯合體,以703所為核心的原有團隊與中國一汽集團成立聯合攻關組,以“安全可靠、人機操控和氣動減阻”為重點,啟動第二代國產雪車(含2人和4人車兩種車型)的攻關研制與生產。

  雙方分工明確,703所主要負責自主低風阻高可靠碳纖維車體及其他復合材料零部件的設計與制造,一汽集團主要負責雪車底盤、車架及其他金屬零部件的設計與制造。

  終于,在2021年9月,第二代雪車成功交付國家體育總局冬季運動管理中心。

  相比第一代國產雪車,第二代雪車有全鏈條全方位的提升,結構設計更精細,模具設計更合理,材料性能進一步提升,成型工藝進一步優化。周宇介紹,雪車結構上主要包括復合材料車身和金屬車架兩大部分。國產雪車的研制,成功借鑒了航天產品研制流程及管理經驗,融合應用了3項先進的航天核心技術。

  第一項是國產T800級碳纖維復合材料技術。這種材料密度只有鋼的1/5,強度是鋼的2倍,在火箭和波音787飛機上大量使用,它能最大幅度減輕雪車車身的重量,比如,雙人雪車車身重量只有50kg左右。這降低了雪車重心,使雪車滑起來很平穩。這種材料的高強度和獨特的破壞吸能特性,還能保護運動員在撞車事故中不受到傷害。

  第二項是復雜結構高精度整體制造技術。這項技術確保了外形復雜雪車的高質量制備,整個雪車車身只有3個大部件,分別是前車身、后車身和前車蓋,連接結構少,外形精度高。

  第三項是氣動外形設計技術。利用流體力學計算和風洞測試,經過多輪次迭代,設計舵身融合的流線形外形,能夠使空氣風阻系數較進口雪車小5%以上,經測算可提高競賽成績0.3~0.5s。

  可以預見,在中國自主研發、制造的雪車裝備支撐下,中國雪車項目將開啟新的篇章。周宇認為,未來,雪車有望從“冬奧平臺”出發,在后冬奧時代,融入大眾生活,成為一項大眾休閑娛樂項目。

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