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俯瞰城市,街头车流如梭;定睛细看,“中国创造”又有几何?作为成长最快的汽车制造和销售大国,预计今年我国汽车产销量有望突破1200万辆。繁华热闹难掩“隐痛”―――核心研发能力不强,“中国制造”何时能够成为“中国创造”?
追根溯源,没有自己的汽车风洞,是最大硬伤。因为汽车从概念初创到整车设计,需多次经过风洞模拟试验。国际市场上,嘀嗒“吹风”一秒就是1欧元,如果自主创新一款新车,就要远赴欧洲做几百小时的实验,巨额花费知多少?
而今,中国汽车产业终于将这“世上最昂贵的风”一手掌握,逐步摆脱对国外资源的依赖。本周六,上海地面交通工具风洞中心历经五年规划建设,将正式投入运营。
中国呼唤自己的风洞
有这样两组数据:当普通汽车以120公里时速直线行驶时,超过60%的油耗将用于对抗空气阻力。经科学设计,汽车每降低10%的气动阻力,能耗将减少3%―5%。无论从追求速度还是节约能源角度考虑,先进的流体力学设计对汽车设计研发都有重大意义。而汽车风洞就是这样一个系统:通过模拟空气相对流动、日照降水等各种行车环境,给设计中的汽车寻找最省油、最安全和最美观的外形,为零部件求得最安全、最耐久的性能。
纵览全球汽车诸强,德国早在上世纪中叶,就由政府与奔驰、保时捷等企业共同出资,在斯图加特大学内建造了第一座汽车风洞,按照公共服务平台模式经营,时至今日仍然发挥着巨大作用。欧美各大汽车公司都有自己的专用汽车风洞,成为自主研发的强力后盾,日本丰田汽车公司甚至一家就拥有6座不同规模与用途的风洞。
反观中国此前,整套汽车研发基础平台必不可少的“四大件”中,碰撞线、电磁兼容实验室和试车场已条件初具,却独独少了专门用来进行流体力学和热环境试验的整车风洞。
奇瑞老总尹同跃遗憾,“以往我们不得不将自己设计的样车送往国外做风洞实验,时间和内容均有严格限制,不仅拉长设计周期,加大开发成本,也局限了设计团队施展才华。”
大力发展汽车产业,一定要坚持自主创新,一定要有自己的风洞。
2004年12月,在时任同济大学校长万钢的奔走呼吁下,上海市将上海地面交通工具风洞中心项目列为首批科教兴市重大产业科技攻关项目,在建设资金和建设条件方面重点给予支持,同济大学为项目承建单位。
国家发改委、科技部、财政部、教育部等部门也给予鼎力支持。历经五年,项目终于成功。
今年初,上海市明确了坚持自主创新,调整产业结构,转变经济发展方式,进一步聚焦发展新能源汽车、民用航空制造业、先进重大装备等九大重点领域的高新技术产业。作为汽车和轨道交通车辆自主研发不可缺少的重大基础设施,作为上海服务全国的先进装备平台,建设风洞中心,引入这股“东风”正当其时。
造全世界最好的,而不是“最好的之一”
工欲善其事,必先利其器。为了托举中国汽车产业腾飞,必须造出全世界最好的风洞。
说起来容易,做起来难。风洞的设计、建设难度有目共睹:风扇、喷口如何配合才能保证出风稳定高效?供风行走的流道怎样设计才能确保风来去自如?房间的形状要不要设计成不规则的喇叭形?这些问题都没有现成答案,更不是买来各种最昂贵部件简单“1+1”就能解决的。国外曾有惨痛教训,一个耗资近亿美元的风洞造好后,发现一个关键参数未达要求,只能返工,延期两年才投入运营,资金、人力浪费,也拖了汽车企业研发后腿。
在5亿元不到的预算限制下,在国内汽车产业焦急期盼中,项目总指挥、同济大学副校长陈小龙,以及技术总负责杨志刚带领团队迎难而上,向着“全世界最好的风洞之一”发起冲击。
就在试运营两个多月后的今天,杨志刚在介绍时以一个科技工作者的严谨、负责,将这“之一”二字轻轻抹去。每一个实打实的技术参数,都是论据―――
静,与其他科学实验一样,测试环境越安静,各项测得数据越精准。在风速为160公里/小时情况下,整个实验室背景噪音被压到61分贝,而相同规格风洞的国际先进水平为65分贝。可别小看这“区区4分贝”的距离,要知道,当两个人以响亮度相差3分贝的声音同时说话,轻的那个声音接近于无。
精,在各种模拟情境下,承载汽车的测力天平将各处受力数据即时传输,灵敏度高达0.007%。形象地说,实验时,朝上吨重的车身上轻放一枚一元硬币,各项读数也将瞬时改变。
全,对汽车可能遇到的情景模拟“全覆盖”。温度从零下40摄氏度到零上55摄氏度,湿度从5%到95%,阳光、雨水等也完全逼真。还有一项世界领先的“绝活”,全新的风洞实验室对车型、大小也不挑剔,轿车、SUV、卡车、公共汽车尽管“放马过来”,甚至正在研发中的高速列车部件和缩比模型同样能“吃得下”。
据了解,自7月1日风洞中心试运营以来,已有不少企业的新车型来到这里接受考验。如长安汽车已有“奔奔”、“悦翔”等多款产品,在此完成空气动力学试验和风噪试验。还有台湾汽车生产企业远道而来,原本他们一直跋山涉水去欧洲进行风洞试验,得知上海也有了同样的技术平台后,动心又不放心,上半年风洞中心还在建时,从总经理、中层管理人员到技术人员就一拨拨来考察,终于下定决心舍远求近,让试制中的新车“坐”1小时40分钟的飞机来上海。结果令他们十分满意,准备以后长期合作。
人才:风洞中心搬不走的一部分
有了人才支撑,风洞中心不再只是昂贵的实验工具,更成为国内汽车自主创新的又一智力引擎。
以风洞中心主任杨志刚为例,这位曾在美国航空航天总署(NASA)和通用汽车公司工作近20年的国际知名空气动力专家,放弃高薪,举家落户上海,只为万钢的一句邀请:“我们有建风洞的打算,你愿意来吗?”“只要申请到项目,我就来”,对回国后的报酬待遇问题丝毫未提。“就好像武林中人收到华山论剑的英雄帖”,杨志刚这样解释当时作此选择的原因。全世界只有十来个风洞,作为空气动力专家能够主持风洞建设,无疑是对自己能力的极大挑战,更是一种幸运!五年拼搏,他在主持风洞建设的同时,也成为同济大学汽车学院的研究生导师,培养更多汽车设计和试验领域的新军。
风洞是技术高地,更是难得机遇,从无到有,伴随着更多青年人才一起成长。规划之初,为攻克减少低频颤振的难题,年轻的团队专门制作1:15的模型风洞,在两年时间内相继设计十多种方案,最终使低频震颤振幅控制在1.0%,而国际上相同规格风洞的最高水平也只能压到1.4%。单此一次破题,团队就申请了9项专利,其中5项已获得批准。每一次攻坚,都是一次向科研高地冲刺的过程,都是年轻人提升的阶梯。30多岁的同济风工程专业在职博士庞加斌在实战中磨练,如今在风洞设计及其项目管理和风洞测控技术等领域已有很深造诣。暖通专业本科生陈力,加入风洞团队时刚毕业,如今对天平移动带等风洞核心设备烂熟于心,成了公认的该领域国内排名前三的专家。他们,都是杨志刚眼中“风洞中心不能搬走的一部分”。
中国汽车工程学会常务副理事长付于武指出,中国汽车工业正处于从汽车生产大国向汽车制造强国转折的历史时期,上海地面交通工具风洞中心的建成和投入使用,对中国汽车在产品设计、工艺制造开发领域达到国际先进水平具有重大推动作用。“我期待这种推动作用能够尽快地通过风洞中心与国内企业积极合作展现出来,为中国汽车工业振兴作贡献。”
长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。