9月19日,国内第一个“汽车风洞”——上海地面交通工具风洞中心在位于安亭镇的同济大学嘉定校区正式落成。作为公共性汽车和轨道车辆技术平台,风洞中心将为我国汽车和轨道车辆工业的自主研发提供重要的基础性服务。
全国政协副主席、国家科技部部长万钢,上海市副市长沈晓明,上海市政协副主席吴幼英,全国人大常委吴启迪,全国政协常委蒋以任和教育部部长助理林蕙青,嘉定区领导金建忠、陈士维、周关东出席仪式。
万钢在讲话中指出,上海地面交通工具风洞中心的建设,将为提升我国地面交通工具的自主创新能力发挥重大作用。这个项目集国家战略、地方发展、人才建设与企业研发等多方面的需求于一体,开创了以大学为主体,政府、企业投入的公共科技服务运营新模式,为今后类似科研设施建设提供了有益借鉴。
由同济大学承建、总投资4.9亿元的风洞中心项目,是上海市重大产业科技攻关项目。上海地面交通工具风洞包括国内首座汽车气动声学整车风洞、国内首座热环境整车风洞和一个集汽车造型、加工、设备维护、科研和管理于—体的多功能中心。它与上海国际汽车城先期建设完成的同济大学新能源汽车工程中心、国家机动车产品质量监督检验中心(上海)和上海大众汽车试验场,共同组成国际一流、配套齐全的地面交通工具测试研究基地。
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风洞:让中国汽车工业展翅翱翔
风洞作为重大基础设施,为汽车和轨道交通车辆自主研发所不可或缺。长期以来,由于风洞的缺位,国内汽车企业每年不得不花费数以千万元的外汇到国外做风洞实验。从风洞里吹出的“风”可能是世界上最昂贵的“风”:吹一秒就得花费1欧元。一辆汽车从概念创意、图纸设计到最终定型,必须在风洞里“吹”上几百小时,高昂的费用让国内不少车企望而却步,使它们在汽车车身设计领域毫无话语权。
这个瓶颈很快成为历史。随着国内第一个汽车风洞在同济大学嘉定校区的落成启用,中国汽车自主研发的黄金期即将到来。
何为汽车风洞?
汽车风洞是模拟真实环境下检测汽车与空气动力相对运动过程的关键设施。在车型开发过程中,气动减阻是汽车风洞空气动力学试验的首要任务。风洞试验可优化车辆造型,降低风阻和油耗。行驶安全性和操纵稳定性是汽车的“基本功”。保险杠等部位,可能影响车轮的抓地力,设计不好会使汽车在高速行驶中被气流抬起,变成“飞车”。
负责车型开发的专家介绍,一款新车从图纸到上市至少需要3年时间。这段开发过程需要3大硬件支持:一是整车、零部件等检测机构,二是试车场,三是风洞实验室。之前,汽车城已经拥有世界一流的中立检测机构和试车场,唯独缺少整车风洞。同济风洞的建成正好填补这个缺口。
同济“风洞”有何特点?
同济“风洞”包括气动声学整车风洞和热环境整车风洞。气动声学整车风洞主要用于车辆气动力性能测试、气动声学测试和低噪音优化设计,以达到优化造型、提高车辆行驶安全性和操纵稳定性、控制车辆内外空气动力噪音等目的;通过降低空气动力阻力,以最经济的方式降低油耗,从而达到车辆节能减排目的。热环境整车风洞主要用于车辆热力学测试和热环境性能评估,能模拟各种气候条件和车辆行驶工况,以实现发动机冷却系统及空调系统等的优化。通过风洞试验,可以设计出既满足中国消费者审美需求又具有良好安全、节能、环保性能的车辆。
除支持汽车企业外,上海地面交通工具风洞中心还将为我国高速列车自主研发和大飞机项目提供不可缺少的关键技术支撑平台。
同济风洞PK世界4大风洞
研发一辆新车型需要依托大量风洞实验数据,但前提是这些实验数据必须可靠,而数据可靠的前提是风洞实验室必须还原各种真实行车环境。据世界著名空气动力学专家、国家教育部“长江学者”、上海地面交通工具风洞中心主任、同济大学汽车学院教授杨志刚介绍,风洞对真实行车环境的还原,取决于风洞的喷口横截面积、噪音和流场质量。目前,奥迪公司的汽车风洞、德国斯图加特大学的汽车风洞、美国戴-克公司的风洞和通用公司风洞,被业内称为4大地面交通风洞的“标杆”。这4大风洞都各有长短:奥迪风洞是世界上最安静的风洞,噪音只有61分贝,喷头面积仅11平方米;斯图加特风洞拥有世界最好的移动地面系统,但噪音近70分贝,测量噪音源不方便;戴-克风洞是目前世界公认最好的风洞,喷口面积达到28平方米,噪音66分贝,但缺少移动地面系统,汽车与空气动力之间的相对运动模拟性不强;通用风洞喷口面积达到54平方米,但不能测量辐射噪音,造价过高。同济设计建造的风洞,喷口横截面积达到27平方米,噪音控制在65分贝,造价相当于通用风洞的57%左右,并拥有模拟性强的移动地面系统。这样看来,同济风洞是集世界4大风洞之所长。
为国产车度身打造
过去,国内拥有比较先进的航空风洞、大气边界风洞,但是作为汽车产品开发中必不可少的地面交通整车风洞却没有。吉林大学、同济大学等单位曾经设计建造了几座模拟地面交通风洞,但因为喷口面积过小,模拟真实性不强,国内汽车企业不得不花费高额金钱将新车型运往国外做试验,由此造成产品开发周期长,企业研发成本居高不下。同济风洞是为中国汽车自主品牌研发量身打造的。它的建成,为中国汽车工业真正实现自主开发扫清了最后一道障碍。其风洞喷口面积就是根据国内整车厂需求确定的。在欧洲、日本,小型车居多,喷口面积设计相对较小,一般不超过20平方米,在美国,车型普遍较大,风洞喷口面积也较大。中匡今后汽车研发的主流车型是轿车、赛车、轻型卡车,不像欧洲以轿车为主,也不如美国车这么“大块头”,因此,同济风洞从针对性出发,喷口面积介于日本与欧美国家之间。
同济风洞是一个非营利性的公共研发机构,投入使用后收费至少比国外便宜近一半。目前,上汽、一汽轿车、奇瑞等6家整车企业已经与同济风洞中心签署了合作意向。