用上航天技术的国产雪车有何特别之处

用上航天技术的国产雪车有何特别之处字体：小中大分享到：用上航天技术的国产雪车有何特别之处2022-02-16 08:07:56来源：科技日报

减少6%

第二代雪地车实现了全方位的改进。结构更加精细，模具设计更加合理，材料性能进一步提高...风洞试验表明，第二代国产雪地车的计算风阻系数比当时国家队使用的车降低了6%，实测风阻系数降低了4%。

2月13日至20日，北京冬奥会举行雪上汽车比赛。比赛共有四枚金牌(男子双打、女子单打、女子双打和四人雪车)。在赛场上，中国奥运健儿开着“中国红”国产雪地车，大展拳脚。

在北京冬奥会之前的几年里，冰雪运动装备取得了重要突破，双人和四人雪地车的国产化就是一个典型的例子。北京化工大学的杨小平教授在接受采访时告诉记者，国内雪地车的研发经历了两个阶段。从2019年11月项目组成立到2021年1月，研制出国产双碳纤维雪地车首台原理样机，国产雪地车实现了从无到有的突破。此后，在国家体育总局冬运会中心的指导下，R&D队与中国一汽集团联手，全面提升雪地车的关键技术和各方面性能。2021年9月，雪地车正式交付使用，迭代升级后的国产雪地车不仅达到了“可用”的标准，还达到了“好用”的效果。在这一点上，国产雪地车在设计、材料、技术上都有了突破。

运动休闲领域的“宠儿”

高科技装备是体育比赛，尤其是奥运会的隐性较量。

无论是夏季奥运会(以下简称夏季奥运会)，还是冬季奥运会(以下简称冬季奥运会)，很多项目都需要借助器械来完成。比如夏季奥运会的撑杆跳、自行车、网球和冬季奥运会的雪地车、滑冰、滑雪，谁的装备更符合这项运动的特点和需求，在比赛中就会如虎添翼，这也是雪地车从设计到材料都要全面国产化的原因。

雪车项目的成败只在“几毫米”之内。2018平昌冬奥会上，宝马为德国队打造了高科技碳纤维雪地车，成功帮助德国队夺冠。当时中国国家雪车队刚刚成立两年，从竞技能力上来说与世界顶尖队伍相差甚远，在雪车的设计和制造上更是空白。

国产雪地车研制中的一个技术难题是研制高性能碳纤维复合材料，采用航空级国产T800碳纤维和能经受高低温交替(-196℃-120℃)的特殊韧性树脂。事实上，碳纤维复合材料不仅受雪地车的欢迎，也受到追求“轻高强度”性能的运动器材的青睐。

杨小平告诉记者，碳纤维复合材料的优点不仅重量轻、设计自由度大，而且疲劳强度高、断裂安全性好。经过百万次疲劳后，碳纤维复合材料的强度保留率仍达到90%，远高于钢材的40%。而且复合材料中的纤维断裂不会引起连锁反应和灾难性的锐器损伤，对比赛中的运动员是一种极好的保护。

国产雪地车开始突破“首战”

碳纤维是一种重要的战略性新材料。“十一五”以来，科技部持续支持，解决了国防应用前沿原材料瓶颈。中国的嫦娥五号探月、田文一号火星探测和空站建设等重要任务使用新型火箭长征五号和长征七号，许多段使用中国航天研制的新型碳纤维复合材料，从而确保火箭载荷更大、更安全、更可靠。

这些新的航天材料和技术能帮助北京冬奥会吗？2017年，国家体育总局主要负责人视察中国航天科技集团一院703所。交流中，中国工程院院士、703所所长李中平提出，中国航天科技可以助力冬奥会，为冰雪运动在中国更好的普及和相关产业的发展做出贡献。

其中，雪地车是一个重要的突破方向。虽然是第一届冬奥会的正式比赛，在国外知名度很高，但在国内还是很小众的。一个重要的原因是我们无法制造比赛用的雪地车。从国家队集训比赛到大众体验娱乐，只能买国外的产品。而欧美发达国家的队伍都有自己著名的研究机构或公司进行针对性的研发，将最新的技术运用到比赛装备上。

“与欧美强队使用的定制雪地车相比，我们能买到的雪地车在很多技术上有很大差异，这使得我们的运动员在冬奥会上面临很大的比赛困难。”杨小平说。

2019年，科技部发布第二批“科技冬奥”科研项目申报指南，立项支持雪地车装备研发制造。专家一致认为，突破冰雪运动装备的“卡脖子”技术，从雪地车开始！

雪地车主要由复合材料车体和金属底盘车架组成，对重量、尺寸、基础材料都有明确的要求。具体到车身，要求风阻和抗冲击性低，这样才能提高速度，保证运动员的安全。“科学研究需要协作研究，我们邀请所有优势力量共同参与，相互支持。”杨小平说，这个团队包括空空气动力学专家、曾经执教过中国雪队的教练以及新材料专家。

团队成员从“解剖麻雀”开始，一层一层地分析一辆国外退役的雪地车。设计、材料和技术……雪地车内部的面纱被揭开了。“我看得出这辆雪地车的空气动力学外形是经过精心设计的。但从我们航天员的角度来看，还有很大的优化空间空。”团队航天技术人员的反馈，让项目组心里有底了。毕竟火箭整流罩要面对的是时速上万公里的速度，对外形的要求也绝非百公里雪地车可比。在工艺材料方面，团队还可以在航空航天领域找到更轻更强的碳纤维复合材料。

制造国产雪地车需要创新。团队通过风洞试验和计算相结合，完成了雪地车的气动外形设计和优化，同时在车体制造中使用了国产T800航空碳纤维复合材料。“与国家队使用的设备和材料相比，它的强度和性能提高了一倍以上。”杨小平告诉记者，国产雪地车还采用了翼身融合结构整体成型的新技术，一方面保证了雪地车车身的低风阻廓线精度，另一方面减少了零部件的连接，提高了车身的可靠性。

2021年1月，第一代国产雪地车研制成型。风洞试验表明，在满足冬奥会比赛规范的前提下，其风阻系数比国际同类产品降低8%。

第二代雪地车实现全方位改进。

2021年上半年，第一代雪地车接受了中国雪地车团队的定期评审，优势和不足都很明显，包括底盘车架不够先进，人机尺寸和操控有待优化。国产雪地车要想真正驰骋在赛场上，必须进行改进。

解决特殊问题，需要找专业团队。原研究团队与中国第一汽车集团公司成立研究团队，以“安全可靠性、人机控制、气动减阻”为重点，启动了第二代国产雪地车(含二人、四人车)的研制生产。

团队分工明确。航天科研人员主要负责低风阻、高可靠性的独立碳纤维车体等复合材料零部件的设计制造，一汽集团主要负责雪地车底盘、车架等金属零部件的设计制造。

碳纤维预浸料应铺在模具中。这些材料看起来像壁纸。它是夹层结构，上下两层隔离保护膜被撕开，中间夹着的黑色碳纤维复合材料预浸料两面粘，薄、轻、软、有延展性，编织精细。杨小平告诉记者，每根碳纤维单丝的直径只有头发直径的十分之一左右。

整车铺好后，包裹好的车身要送入高压釜。通过对车体加热加压，将原本柔软的复合中间体完全固化，成为坚硬结实的车体。

“与第一代国产雪地车相比，第二代雪地车实现了全方位的改进。”杨小平表示，结构设计更加精细，模具设计更加合理，材料性能进一步提升...风洞试验表明，与当时国家队在用车辆相比，二代国产雪地车的计算风阻系数降低了6%，实测风阻系数降低了4%。

2021年9月10日，第二代首批4辆国产雪地车正式交付国家体育总局冬季运动管理中心。其中有两辆双人雪车和两辆四人雪车。

至此，国产雪地车的材料、工艺、重量、尺寸等各项指标均达到国际雪地车和雪橇联合会的标准要求，具备了批量生产的能力。随着国产雪地车投入的不断加大，我们有理由相信国产雪地车将在冬季赛事中大放异彩。

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