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航天科技一院703所助力中国雪车装备制造研制侧记
来源:中国航天报     日期:2024年03月01日    字体:【】【】【

在不久前刚刚落幕的第十四届全国冬季运动会中,雪车比赛获得广大项目爱好者的关注。作为冬季运动会赛场上速度最快的项目,雪车运动也被称为“勇敢者的游戏”。

比赛开始后,雪车在上千米的赛道上高速滑行,最高运动速度可达每小时160公里,冠亚军之间仅有千分之一秒的差距。想要在这一场“毫秒之争”中拔得头筹,不仅考验运动员的综合素质,更对雪车装备的性能提出了极高要求。

2021年,中国航天科技集团有限公司一院703所主导研制出了第一代国产雪车,一举打破雪车装备长期被国外垄断的局面。航天科技与高端体育装备的“跨界合作”,让中国雪车运动员用上了“量身定制”的国产雪车,也挖掘出航天技术在民用领域的更多可能性。

“搬出”三大航天技术

推开一院703所展厅的大门,一辆印有“中国”字样的红色雪车格外显眼,这是已经“退役”的第二代国产雪车。凑近了看,车身与赛道碰撞产生的磨损痕迹依旧清晰可见。

“拥有一辆量身定制的雪车座驾,可以极大提高运动员的比赛成绩。” 团队技术负责人毛科铸说,雪车的速度受重量、空气阻力和摩擦阻力三大要素的影响。为了研制出更科学好用的国产雪车,研制人员也巧妙应用了三大航天技术。

首先,为满足雪车对结构强度和重量的要求,研制人员选择了轻质高强度的TG800宇航级碳纤维复合材料。这种材料的密度只有钢的1/5,但强度却是钢的两倍,是一种广泛应用于航空航天领域的新型复合材料。

碳纤维复合材料究竟能在雪车上发挥多大作用?“以双人雪车为例,使用了碳纤维复合材料后,车身重量只有50公斤左右。” 毛科铸表示,碳纤维复合材料具备高强度、高韧性的特点,在冲击碰撞作用下保持结构完整性,可以保护运动员在比赛过程中不受到伤害,还能最大程度减轻车身重量。

其次,为确保雪车的高安全性,需要尽可能减少连接结构。因此,科研人员选择用航天的高质量翼身融合一体化成型工艺技术,对雪车前车身和后车身零件进行整体制造,将碳纤维覆盖在部件模具上,再送入热压罐中进行固化,仅用三大部件即可组装起一辆雪车,实现了复杂结构的高精度整体制造。

第三,通过航天风洞试验,研制人员找到雪车速度的“最优解”。结合航天的风洞试验和结构设计技术,经过多轮次迭代,他们最终设计出翼身融合的流线型外形。“与国家队现用进口雪车相比,第三代国产雪车的风阻系数降低了13%。” 毛科铸表示。

实现了从可用到好用的转变

前不久,毛科铸将最新研制的第三代国产雪车送去了国家队赛道训练中心。国家雪车队主教练和运动员们坐进车里,对雪车进行了静态初体验。随后,第三代双人雪车在国家雪车雪橇中心“雪游龙”雪车赛道上完成试滑,获得了国家雪车队的一致好评。

从2021年至今,国产雪车历经3次迭代升级。不断升级的背后,透着这群航天人对安全和质量的“苛刻”要求。“在状态上,第二代雪车与第三代雪车区别不大,两者的外形和风阻系数都很接近。但在重量上,第三代雪车减轻了约10公斤,并采用了大量人机防护的优化措施,在减重的同时更加安全可靠。” 毛科铸表示。

此外,第三代国产雪车还突破了雪车专用高韧高抗冲击复合材料、高质量制造等关键技术,完成了全产业链技术与能力建设,形成了自主可控的雪车装备器材设计—制造—应用一体化研发平台,中国雪车装备领域迎来新的里程碑。

“从原理样机到第一代雪车,我们实现了从0到1的跨越;从第一代雪车到第三代雪车,则实现了从可用到好用的转变。” 毛科铸表示,目前,第三代国产雪车的外形、重量、风阻系数已经实现了“优秀”。后续,他们将在人机结合的方向持续优化国产雪车,让运动员操控得更舒适、更顺手,在比赛中达到“人车合一”的境界。

王乐天)

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