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科技冬奥!用航天级技术造中国雪车

发稿时间: 2022-01-18 09:40 来源:中国工信产业网 作者: 朱延生 2022-01-18
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雪车是冬奥会中的一个传统项目,是冬奥项目中的“速度担当”,受到冰雪运动爱好者的关注与喜爱,也被称为冬季运动项目中的“F1”。但直到2018年,中国雪车运动员的身影才首次出现在冬奥会的比赛中。

由于起步晚,中国一直没有自己的国产雪车。又因为雪车装备制造技术含量高、制造工艺复杂,一直为国外所垄断。为加快推进雪车等冬奥亟需冰雪装备攻关,2021年,工业和信息化部组织中国航天科技集团联合中国一汽集团,组成攻关联合体,成功研制双人雪车、四人雪车,实现国产雪车“零”的突破,并于2021年9月交付国家体育总局冬运中心。

用造火箭的技术来造雪车

雪车也被称为“有舵雪橇”,在1924年第一届冬奥会时便已是正式比赛项目,但直到2016年,中国才成立了自己的雪车国家队。成立之初,这支队伍只能去国外找场地训练,没有自己的雪车装备,就只能从国外租赁或进口。

雪车作为体育装备中科技含量较高、研发制造难度较大的大型运动装备,国外一般都由本国著名的研究机构或公司定向研发。“我们能够买到的雪车,与欧美强队使用的定制版雪车,许多技术都相差悬殊,放在冬奥赛场上,竞争难度极大。”中国航天科技集团一院703所高级工程师周宇说。

拥有自己的雪车,不仅关系到运动成绩的提升,也是提升中国装备制造核心竞争力的要求。

2019年,科技部发布了第二批科技冬奥科研项目申报指南,其中就包括雪车装备的研发制造。中国航天科技集团一院703所随即着手突破冰雪运动装备“卡脖子”技术。

项目研发立项之初,因为没有专业的赛道,国家队训练和比赛的进口车也都寄存在国外,可查到的有用技术资料极为有限,团队面临着从“零”开始的难题。

“光从纸面上知道雪车样式、规范肯定不够,必须搞到实车进行比对验证。”通过团队的不懈努力,终于在2020年5月从国外引进了一台即将退役的雪车,“虽然即将退役,但因为是某冰雪运动强国的专用装备,比市场版雪车的技术性能要好很多,研究价值很大。”

这辆雪车被拉到703所车间的当晚,各小组负责人从四面八方赶来“解剖麻雀”。经过一个通宵的忙碌,终于心中有底了。在周宇看来,这台雪车的气动外形虽是经过精心设计的,但从航天人的视角看,还有较大的优化空间。比如,在工艺材料方面,团队还能在航天领域找到重量更轻、强度更大的复合材料。

联合攻关让国产雪车不再“卡脖子”

2021年1月,第一代国产雪车研制成型。在接受中国雪车队的阶段性审查时发现,相比国外产品优势明显,但不足也依然存在,包括底盘结构不够先进、操控性能有待提升、人机尺寸有待优化等。要想让国产雪车真正驰骋在北京冬奥赛场上,必须加以改进。

底盘技术哪里找?团队将目光投向了中国一汽集团。2021年,在工信部和体育总局共同推动支持下,中国航天团队与中国一汽组建攻关联合体,以703所为核心的原有团队与中国一汽集团成立联合攻关组,以“安全可靠、人机操控和气动减阻”为重点,启动第二代国产雪车(含2人和4人车两种车型)的攻关研制与生产。

双方分工明确,703所主要负责自主低风阻高可靠碳纤维车体及其他复合材料零部件的设计与制造,一汽集团主要负责雪车底盘、车架及其他金属零部件的设计与制造。

终于,在2021年9月,第二代雪车成功交付国家体育总局冬季运动管理中心。

相比第一代国产雪车,第二代雪车有全链条全方位的提升,结构设计更精细,模具设计更合理,材料性能进一步提升,成型工艺进一步优化。周宇介绍,雪车结构上主要包括复合材料车身和金属车架两大部分。国产雪车的研制,成功借鉴了航天产品研制流程及管理经验,融合应用了3项先进的航天核心技术。

第一项是国产T800级碳纤维复合材料技术。这种材料密度只有钢的1/5,强度是钢的2倍,在火箭和波音787飞机上大量使用,它能最大幅度减轻雪车车身的重量,比如,双人雪车车身重量只有50kg左右。这降低了雪车重心,使雪车滑起来很平稳。这种材料的高强度和独特的破坏吸能特性,还能保护运动员在撞车事故中不受到伤害。

第二项是复杂结构高精度整体制造技术。这项技术确保了外形复杂雪车的高质量制备,整个雪车车身只有3个大部件,分别是前车身、后车身和前车盖,连接结构少,外形精度高。

第三项是气动外形设计技术。利用流体力学计算和风洞测试,经过多轮次迭代,设计舵身融合的流线形外形,能够使空气风阻系数较进口雪车小5%以上,经测算可提高竞赛成绩0.3~0.5s。

可以预见,在中国自主研发、制造的雪车装备支撑下,中国雪车项目将开启新的篇章。周宇认为,未来,雪车有望从“冬奥平台”出发,在后冬奥时代,融入大众生活,成为一项大众休闲娱乐项目。

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