降低6%
第二代雪車(chē)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(yī)步提升……風洞測試顯示，與國家隊當時的在用車(chē)相比，第二代國産雪車(chē)計算風阻系數降低6%，實測風阻系數降低4%。
2月13日至20日，雪車(chē)比賽在北(běi)京冬奧會賽場舉辦，比賽共設4枚金牌（男子雙人、女子單人、女子雙人、四人雪車(chē)）。賽場上，我(wǒ)國奧運健兒駕駛着一(yī)襲“中(zhōng)國紅”國産雪車(chē)風馳電(diàn)掣，開(kāi)創佳績。
在北(běi)京冬奧會籌備的數年裏，冰雪運動器材裝備實現重要突破，雙人及四人雪車(chē)的國産化便是其中(zhōng)的典型代表。北(běi)京化工(gōng)大(dà)學教授楊小(xiǎo)平接受采訪時告訴科技日報記者，國産雪車(chē)研發經曆了兩個階段。從2019年11月項目組成立，到2021年1月研制出國内首台雙人碳纖維雪車(chē)原理樣機，國産雪車(chē)實現“從無到有”的突破。此後，在國家體(tǐ)育總局冬運中(zhōng)心指導下(xià)，研發團隊聯合中(zhōng)國一(yī)汽集團，全面提升雪車(chē)各環節關鍵技術及性能。2021年9月雪車(chē)正式交付使用，叠代升級後的國産雪車(chē)不光達到“可用”标準，還實現“好用”的效果。至此，國産雪車(chē)在設計、材料、工(gōng)藝等方面完成突圍。
體(tǐ)育休閑領域的材料“寵兒”
高科技裝備是體(tǐ)育競賽尤其是奧運會賽場上暗藏的較量。
無論是夏季奧運會（以下(xià)簡稱夏奧會）還是冬季奧運會（以下(xià)簡稱冬奧會），許多比賽項目都需借助器具來完成。比如夏奧會的撐杆跳、自行車(chē)、網球，以及冬奧會的雪車(chē)、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(zhōng)就會如虎添翼，這也是爲何雪車(chē)要實現從設計到材料的全部國産化。
雪車(chē)項目勝負隻在“毫厘”之間。2018年平昌冬奧會上，寶馬公司爲德國隊打造了高科技碳纖維雪車(chē)，成功助力德國隊奪得冠軍。當時，中(zhōng)國國家雪車(chē)隊剛剛成立2年，在競技能力上與世界強隊相差懸殊，在雪車(chē)設計制造方面更是一(yī)片空白(bái)。
國産雪車(chē)在研制過程中(zhōng)突破的一(yī)項技術難題，是采用宇航級國産T800級碳纖維，以耐高低溫交變（零下(xià)196攝氏度—120攝氏度）韌性專用樹(shù)脂，研制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(chē)的“熱捧”，更受追求“輕質高強”性能運動裝備的青睐。
楊小(xiǎo)平告訴科技日報記者，碳纖維複合材料的優勢不僅在于質量輕、設計自由度大(dà)，還在于疲勞強度大(dà)、破損安全性能好。碳纖維複合材料在百萬次疲勞後，強度保留率仍達90％，遠高于鋼材的40％，而且複合材料中(zhōng)纖維的斷裂不會引起連鎖反應和災難性急劇破壞，是對競賽中(zhōng)運動員(yuán)的絕佳保護。
國産雪車(chē)開(kāi)啓突圍“第一(yī)戰”
碳纖維是一(yī)種重要的戰略新材料，從“十一(yī)五”開(kāi)始，科技部持續支持，解決了尖端國防應用原材料“卡脖子”的瓶頸。我(wǒ)國嫦娥五号探月、天問一(yī)号火(huǒ)星探測以及空間站建造等重要任務使用新型火(huǒ)箭長征五号、長征七号，有不少部段就采用了中(zhōng)國航天研發的新型碳纖維複合材料，從而确保火(huǒ)箭載荷更大(dà)、更安全可靠。
這些航天新材料和新工(gōng)藝，能否助北(běi)京冬奧會一(yī)臂之力？2017年，國家體(tǐ)育總局主要負責人到訪中(zhōng)國航天科技集團一(yī)院703所。在交流中(zhōng)，中(zhōng)國工(gōng)程院院士、703所所長李仲平提出，我(wǒ)國的航天科技可以助力冬奧，爲冰雪運動在國内更好地普及、帶動相關産業發展貢獻一(yī)份力量。
其中(zhōng)，雪車(chē)就是一(yī)個重要的突破方向。雖然在第一(yī)屆冬奧會上它就是正式比賽項目，在國外(wài)普及程度較高，但在國内，這項運動還非常小(xiǎo)衆。一(yī)個重要原因是我(wǒ)們無法制造比賽專用雪車(chē)。大(dà)到國家隊訓練比賽，小(xiǎo)到公衆體(tǐ)驗娛樂，都隻能購買國外(wài)的産品。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爲其定向研發，将最新技術應用到比賽裝備中(zhōng)。
“我(wǒ)們能夠買到的雪車(chē)，與歐美強隊使用的定制版雪車(chē)相比，運用的許多技術都相差懸殊，導緻在冬奧賽場上，我(wǒ)國運動員(yuán)面臨極大(dà)競争難度。”楊小(xiǎo)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(nán)，立項支持雪車(chē)裝備的研發制造。專家一(yī)緻認爲：突破冰雪運動裝備“卡脖子”技術，就從雪車(chē)開(kāi)始！
參賽雪車(chē)主要由複合材料車(chē)體(tǐ)與金屬底盤車(chē)架組成，對重量、尺寸、基本用材有明确的要求。具體(tǐ)到車(chē)體(tǐ)，要求低風阻、耐沖擊，這樣才能提升速度，同時确保運動員(yuán)的安全。“科研需要協同攻關，我(wǒ)們廣邀各方優勢力量參與，互相支撐。”楊小(xiǎo)平說，團隊中(zhōng)既有空氣動力學專家，也有曾執教中(zhōng)國雪車(chē)隊的教練員(yuán)，還有新材料專家。
團隊成員(yuán)從“解剖麻雀”開(kāi)始，對國外(wài)的一(yī)台退役雪車(chē)層層分(fēn)析，設計、材料、工(gōng)藝……雪車(chē)内部的面紗被揭開(kāi)。“看得出來，這台雪車(chē)的氣動外(wài)形是經過精心設計的。但從我(wǒ)們航天人的視角看，還有較大(dà)的優化空間。”團隊中(zhōng)航天技術人員(yuán)的反饋讓項目團隊心裏有了底，畢竟火(huǒ)箭整流罩要面對上萬公裏的時速，對外(wài)形的要求絕非百公裏級的雪車(chē)可以比拟。在工(gōng)藝材料方面，團隊也能在航天領域找到重量更輕、強度更大(dà)的碳纖維複合材料。
造國産雪車(chē)就要有所創新。團隊通過風洞試驗與計算結合，完成了雪車(chē)氣動外(wài)形設計與優化，同時将國産的T800宇航級碳纖維複合材料用于車(chē)體(tǐ)制造。“它的強度性能較國家隊在用裝備材料提升1倍以上。”楊小(xiǎo)平告訴記者，國産雪車(chē)還采用了翼身融合結構整體(tǐ)成型的新工(gōng)藝，這樣一(yī)方面保證了雪車(chē)車(chē)體(tǐ)的低風阻型面精度，另一(yī)方面減少了部件連接，提高了車(chē)體(tǐ)可靠性。
2021年1月，第一(yī)代國産雪車(chē)研制成型。風洞測試顯示，在滿足冬奧會比賽規範的前提下(xià)，它的風阻系數較國際同類産品降低了8%。
第二代雪車(chē)實現全方位提升
2021年上半年，第一(yī)代雪車(chē)接受了中(zhōng)國雪車(chē)隊的階段性審查，優勢明顯，不足也依然存在，包括底盤車(chē)架不夠先進、人機尺寸和操控有待優化等。要想讓國産雪車(chē)真正馳騁在賽場上，必須加以改進。
解決專項問題，需要尋找專業團隊。原有攻關團隊聯合中(zhōng)國一(yī)汽集團成立攻關組，以“安全可靠、人機操控和氣動減阻”爲重點，啓動第二代國産雪車(chē)（含雙人和四人車(chē)兩種車(chē)型）的研制與生(shēng)産。
團隊分(fēn)工(gōng)明确。航天科研人員(yuán)主要負責自主低風阻高可靠碳纖維車(chē)體(tǐ)及其他複合材料零部件的設計與制造，一(yī)汽集團主要負責雪車(chē)底盤、車(chē)架及其他金屬零部件的設計與制造。
碳纖維複合材料預浸料要在模具内完成鋪貼。這些材料看上去(qù)很像壁紙(zhǐ)。它是三明治結構，撕開(kāi)上下(xià)兩層的隔離(lí)保護膜，夾在中(zhōng)間的黑色碳纖維複合材料預浸料兩面有黏性，輕薄、柔軟、延展性好，呈細小(xiǎo)的編織狀。楊小(xiǎo)平告訴記者，每根碳纖維單絲的直徑隻有頭發絲直徑的十分(fēn)之一(yī)左右。
全車(chē)鋪貼完後，還要把鋪覆包封好的車(chē)體(tǐ)送進熱壓罐裏。通過對車(chē)體(tǐ)加熱加壓，原本柔軟的複合材料中(zhōng)間體(tǐ)就會完全固化，成爲堅硬結實的車(chē)體(tǐ)。
“與第一(yī)代國産雪車(chē)相比，第二代雪車(chē)實現了全方位提升。”楊小(xiǎo)平表示，結構設計更精細，模具設計更合理，材料性能進一(yī)步提升……風洞測試顯示，與國家隊當時的在用車(chē)相比，第二代國産雪車(chē)計算風阻系數降低6%，實測風阻系數降低4%。
2021年9月10日，首批第二代4輛國産雪車(chē)正式交付國家體(tǐ)育總局冬季運動管理中(zhōng)心。這其中(zhōng)，包括兩輛雙人雪車(chē)，兩輛四人雪車(chē)。
至此，國産雪車(chē)的材料、工(gōng)藝、重量和尺寸等各項指标均滿足國際雪車(chē)雪橇聯合會的标準要求，而且已具備量産能力。随着國産雪車(chē)投入量的增加，我(wǒ)們有理由相信，國産雪車(chē)在冬季項目比賽中(zhōng)将會大(dà)放(fàng)異彩。
