中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會

科技冬奧!用航天級技術(shù)造中國雪車
中國工信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)
2022/01/20 09:25

     雪車是冬奧會中的一個傳統(tǒng)項目,是冬奧項目中的“速度擔當”,受到冰雪運動愛好者的關(guān)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(xiàn)在冬奧會的比賽中。

  由于起步晚,中國一直沒有自己的國產(chǎn)雪車。又因為雪車裝備制造技術(shù)含量高、制造工藝復(fù)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(guān),2021年,工業(yè)和信息化部組織中國航天科技集團聯(lián)合中國一汽集團,組成攻關(guān)聯(lián)合體,成功研制雙人雪車、四人雪車,實現(xiàn)國產(chǎn)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(shù)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(xùn)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(fā)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(gòu)或公司定向研發(fā)。“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(shù)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(guān)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(fā)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(fā)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(shù)。

  項目研發(fā)立項之初,因為沒有專業(yè)的賽道,國家隊訓(xùn)練和比賽的進口車也都寄存在國外,可查到的有用技術(shù)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(guī)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(shù)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(jīng)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(jīng)過精心設(shè)計的,但從航天人的視角看,還有較大的優(yōu)化空間。比如,在工藝材料方面,團隊還能在航天領(lǐng)域找到重量更輕、強度更大的復(fù)合材料。


聯(lián)合攻關(guān)讓國產(chǎn)雪車不再“卡脖子”

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

  底盤技術(shù)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(guān)聯(lián)合體,以703所為核心的原有團隊與中國一汽集團成立聯(lián)合攻關(guān)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(chǎn)雪車(含2人和4人車兩種車型)的攻關(guān)研制與生產(chǎn)。

  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(fù)合材料零部件的設(shè)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(shè)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(chǎn)雪車,第二代雪車有全鏈條全方位的提升,結(jié)構(gòu)設(shè)計更精細,模具設(shè)計更合理,材料性能進一步提升,成型工藝進一步優(yōu)化。周宇介紹,雪車結(jié)構(gòu)上主要包括復(fù)合材料車身和金屬車架兩大部分。國產(chǎn)雪車的研制,成功借鑒了航天產(chǎn)品研制流程及管理經(jīng)驗,融合應(yīng)用了3項先進的航天核心技術(shù)。

  第一項是國產(chǎn)T800級碳纖維復(fù)合材料技術(shù)。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(wěn)。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(fù)雜結(jié)構(gòu)高精度整體制造技術(shù)。這項技術(shù)確保了外形復(fù)雜雪車的高質(zhì)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(jié)構(gòu)少,外形精度高。

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

  可以預(yù)見,在中國自主研發(fā)、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(fā),在后冬奧時代,融入大眾生活,成為一項大眾休閑娛樂項目。