用上航天技術的國產(chan) 雪車有何特別之處

　　降低6%

　　第二代雪車實現了全方位提升。結構設計更精細，模具設計更合理，材料性能進一步提升……風洞測試顯示，與(yu) 國家隊當時的在用車相比，第二代國產(chan) 雪車計算風阻係數降低6%，實測風阻係數降低4%。

　　2月13日至20日，雪車比賽在北京冬奧會(hui) 賽場舉(ju) 辦，比賽共設4枚金牌（男子雙人、女子單人、女子雙人、四人雪車）。賽場上，我國奧運健兒(er) 駕駛著一襲“中國紅”國產(chan) 雪車風馳電掣，開創佳績。

　　在北京冬奧會(hui) 籌備的數年裏，冰雪運動器材裝備實現重要突破，雙人及四人雪車的國產(chan) 化便是其中的典型代表。北京化工大學教授楊小平接受采訪時告訴科技日報記者，國產(chan) 雪車研發經曆了兩(liang) 個(ge) 階段。從(cong) 2019年11月項目組成立，到2021年1月研製出國內(nei) 首台雙人碳纖維雪車原理樣機，國產(chan) 雪車實現“從(cong) 無到有”的突破。此後，在國家體(ti) 育總局冬運中心指導下，研發團隊聯合中國一汽集團，全麵提升雪車各環節關(guan) 鍵技術及性能。2021年9月雪車正式交付使用，迭代升級後的國產(chan) 雪車不光達到“可用”標準，還實現“好用”的效果。至此，國產(chan) 雪車在設計、材料、工藝等方麵完成突圍。

　　體(ti) 育休閑領域的材料“寵兒(er) ”

　　高科技裝備是體(ti) 育競賽尤其是奧運會(hui) 賽場上暗藏的較量。

　　無論是夏季奧運會(hui) （以下簡稱夏奧會(hui) ）還是冬季奧運會(hui) （以下簡稱冬奧會(hui) ），許多比賽項目都需借助器具來完成。比如夏奧會(hui) 的撐杆跳、自行車、網球，以及冬奧會(hui) 的雪車、滑冰、滑雪，誰的器材更符合該項運動的特點需求，誰在競技中就會(hui) 如虎添翼，這也是為(wei) 何雪車要實現從(cong) 設計到材料的全部國產(chan) 化。

　　雪車項目勝負隻在“毫厘”之間。2018年平昌冬奧會(hui) 上，寶馬公司為(wei) 德國隊打造了高科技碳纖維雪車，成功助力德國隊奪得冠軍(jun) 。當時，中國國家雪車隊剛剛成立2年，在競技能力上與(yu) 世界強隊相差懸殊，在雪車設計製造方麵更是一片空白。

　　國產(chan) 雪車在研製過程中突破的一項技術難題，是采用宇航級國產(chan) T800級碳纖維，以耐高低溫交變（零下196攝氏度—120攝氏度）韌性專(zhuan) 用樹脂，研製高性能碳纖維複合材料。其實，碳纖維複合材料不光受到雪車的“熱捧”，更受追求“輕質高強”性能運動裝備的青睞。

　　楊小平告訴科技日報記者，碳纖維複合材料的優(you) 勢不僅(jin) 在於(yu) 質量輕、設計自由度大，還在於(yu) 疲勞強度大、破損安全性能好。碳纖維複合材料在百萬(wan) 次疲勞後，強度保留率仍達90％，遠高於(yu) 鋼材的40％，而且複合材料中纖維的斷裂不會(hui) 引起連鎖反應和災難性急劇破壞，是對競賽中運動員的絕佳保護。

　　國產(chan) 雪車開啟突圍“第一戰”

　　碳纖維是一種重要的戰略新材料，從(cong) “十一五”開始，科技部持續支持，解決(jue) 了尖端國防應用原材料“卡脖子”的瓶頸。我國嫦娥五號探月、天問一號火星探測以及空間站建造等重要任務使用新型火箭長征五號、長征七號，有不少部段就采用了中國航天研發的新型碳纖維複合材料，從(cong) 而確保火箭載荷更大、更安全可靠。

　　這些航天新材料和新工藝，能否助北京冬奧會(hui) 一臂之力？2017年，國家體(ti) 育總局主要負責人到訪中國航天科技集團一院703所。在交流中，中國工程院院士、703所所長李仲平提出，我國的航天科技可以助力冬奧，為(wei) 冰雪運動在國內(nei) 更好地普及、帶動相關(guan) 產(chan) 業(ye) 發展貢獻一份力量。

　　其中，雪車就是一個(ge) 重要的突破方向。雖然在第一屆冬奧會(hui) 上它就是正式比賽項目，在國外普及程度較高，但在國內(nei) ，這項運動還非常小眾(zhong) 。一個(ge) 重要原因是我們(men) 無法製造比賽專(zhuan) 用雪車。大到國家隊訓練比賽，小到公眾(zhong) 體(ti) 驗娛樂(le) ，都隻能購買(mai) 國外的產(chan) 品。而歐美發達國家的代表隊，均有本國著名的研究機構或公司為(wei) 其定向研發，將最新技術應用到比賽裝備中。

　　“我們(men) 能夠買(mai) 到的雪車，與(yu) 歐美強隊使用的定製版雪車相比，運用的許多技術都相差懸殊，導致在冬奧賽場上，我國運動員麵臨(lin) 極大競爭(zheng) 難度。”楊小平說。

　　2019年，科技部發布了第二批“科技冬奧”科研項目申報指南，立項支持雪車裝備的研發製造。專(zhuan) 家一致認為(wei) ：突破冰雪運動裝備“卡脖子”技術，就從(cong) 雪車開始！

　　參賽雪車主要由複合材料車體(ti) 與(yu) 金屬底盤車架組成，對重量、尺寸、基本用材有明確的要求。具體(ti) 到車體(ti) ，要求低風阻、耐衝(chong) 擊，這樣才能提升速度，同時確保運動員的安全。“科研需要協同攻關(guan) ，我們(men) 廣邀各方優(you) 勢力量參與(yu) ，互相支撐。”楊小平說，團隊中既有空氣動力學專(zhuan) 家，也有曾執教中國雪車隊的教練員，還有新材料專(zhuan) 家。

　　團隊成員從(cong) “解剖麻雀”開始，對國外的一台退役雪車層層分析，設計、材料、工藝……雪車內(nei) 部的麵紗被揭開。“看得出來，這台雪車的氣動外形是經過精心設計的。但從(cong) 我們(men) 航天人的視角看，還有較大的優(you) 化空間。”團隊中航天技術人員的反饋讓項目團隊心裏有了底，畢竟火箭整流罩要麵對上萬(wan) 公裏的時速，對外形的要求絕非百公裏級的雪車可以比擬。在工藝材料方麵，團隊也能在航天領域找到重量更輕、強度更大的碳纖維複合材料。

　　造國產(chan) 雪車就要有所創新。團隊通過風洞試驗與(yu) 計算結合，完成了雪車氣動外形設計與(yu) 優(you) 化，同時將國產(chan) 的T800宇航級碳纖維複合材料用於(yu) 車體(ti) 製造。“它的強度性能較國家隊在用裝備材料提升1倍以上。”楊小平告訴記者，國產(chan) 雪車還采用了翼身融合結構整體(ti) 成型的新工藝，這樣一方麵保證了雪車車體(ti) 的低風阻型麵精度，另一方麵減少了部件連接，提高了車體(ti) 可靠性。

　　2021年1月，第一代國產(chan) 雪車研製成型。風洞測試顯示，在滿足冬奧會(hui) 比賽規範的前提下，它的風阻係數較國際同類產(chan) 品降低了8%。

　　第二代雪車實現全方位提升

　　2021年上半年，第一代雪車接受了中國雪車隊的階段性審查，優(you) 勢明顯，不足也依然存在，包括底盤車架不夠先進、人機尺寸和操控有待優(you) 化等。要想讓國產(chan) 雪車真正馳騁在賽場上，必須加以改進。

　　解決(jue) 專(zhuan) 項問題，需要尋找專(zhuan) 業(ye) 團隊。原有攻關(guan) 團隊聯合中國一汽集團成立攻關(guan) 組，以“安全可靠、人機操控和氣動減阻”為(wei) 重點，啟動第二代國產(chan) 雪車（含雙人和四人車兩(liang) 種車型）的研製與(yu) 生產(chan) 。

　　團隊分工明確。航天科研人員主要負責自主低風阻高可靠碳纖維車體(ti) 及其他複合材料零部件的設計與(yu) 製造，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(yu) 製造。

　　碳纖維複合材料預浸料要在模具內(nei) 完成鋪貼。這些材料看上去很像壁紙。它是三明治結構，撕開上下兩(liang) 層的隔離保護膜，夾在中間的黑色碳纖維複合材料預浸料兩(liang) 麵有黏性，輕薄、柔軟、延展性好，呈細小的編織狀。楊小平告訴記者，每根碳纖維單絲(si) 的直徑隻有頭發絲(si) 直徑的十分之一左右。

　　全車鋪貼完後，還要把鋪覆包封好的車體(ti) 送進熱壓罐裏。通過對車體(ti) 加熱加壓，原本柔軟的複合材料中間體(ti) 就會(hui) 完全固化，成為(wei) 堅硬結實的車體(ti) 。

　　“與(yu) 第一代國產(chan) 雪車相比，第二代雪車實現了全方位提升。”楊小平表示，結構設計更精細，模具設計更合理，材料性能進一步提升……風洞測試顯示，與(yu) 國家隊當時的在用車相比，第二代國產(chan) 雪車計算風阻係數降低6%，實測風阻係數降低4%。

　　2021年9月10日，首批第二代4輛國產(chan) 雪車正式交付國家體(ti) 育總局冬季運動管理中心。這其中，包括兩(liang) 輛雙人雪車，兩(liang) 輛四人雪車。

　　至此，國產(chan) 雪車的材料、工藝、重量和尺寸等各項指標均滿足國際雪車雪橇聯合會(hui) 的標準要求，而且已具備量產(chan) 能力。隨著國產(chan) 雪車投入量的增加，我們(men) 有理由相信，國產(chan) 雪車在冬季項目比賽中將會(hui) 大放異彩。