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中西部首座汽车风洞于重庆落成10个方面全景解读
发布时间:2020-01-06 14:22
  

  6 月 28 日星期五,我国中西部首座汽车风洞落成及试运行仪式于重庆两江新区隆重举行,该汽车风洞历时 5 年打造,总投资 5.5 亿元人民币。此举将为我国汽车空气动力学风洞试验乃至汽车工业的发展带来助力,弥补我国汽车空气动力学实验研究资源的不足。

  中国汽研汽车风洞(Wind Tunnel)看起来像是一个四周装备了各种管道和大型设备的现代化车间,其内部一分为二,主要由一座汽车空气动力学-声学风洞和一座汽车环境风洞组成,并配置高低温环境舱、五轴联动数控加工中心和 1200 核高性能仿真计算平台等设施。

  声学风洞内部安置有直径为 9 米的风机,最大能产生 250km/h 风速,其能精确测量空气阻力和噪声等参数,帮助企业及时调整车型设计,更好地控制油耗,提高驾乘舒适性;

  因为空气是没有颜色的,风洞里喷出来的风,用烟进行渲染,这样就可以更直观看到车辆在行驶中空气的流动路线和扰流情况等等。

  汽车风洞主要是通过让汽车站在「跑步机」上做试验,通过风洞的试验,获得包括风阻系数、风噪性能、行驶稳定性、侧风响应等的常规汽车使用数据。同时对于用车过程中可能面临的疑难杂症均进行汽车风洞精准模拟,以此检验车辆的「抗压能力」。相较于常规的汽车实地操作检测可以大大节约研发时间和经费,数据也更精准。

  汽车上市之前,要经过高温、高寒和高原的三高试验,以及气温骤然升降等极端环境考验,确保汽车在严酷环境下能正常工作。比如,中国车企的高寒测试,常常选择在冬季去黑龙江漠河等地进行测试;而高温试验,则在夏季去新疆吐鲁番火焰山进行。这样不但耗费大量人力物力,而且必须等到相应的季节才能进行。非常不利于新车型的快速研发生产投入市场。

  汽车环境风洞,可模拟一年四季各种湿温度、阳光、雨雪等极端气候条件,也就是精确模拟汽车行驶的极端气候环境,不需要等到冬天才能进行试验。中国汽研汽车风洞模拟气温跨度可达 -40 摄氏度到 60 摄氏度,被称为「洞中有四季」。

  汽车还要应对日晒雨淋、风霜雨雪等气候条件日复一日的考验。如果电动汽车在大太阳底下长时间行驶,它的动力电池会在多长时间冷却?气温骤降,汽车又该怎样除霜除雾?这些一年四季出现的气候状况,也都可以在汽车环境风洞中得到精确模拟,以此检验车辆的抗压能力。

  中国汽研汽车环境风洞,除了可以模拟一年 12 个月各种温湿度、阳光、雨雪等气候条件,还能配合底盘测功机(转鼓)模拟各种道路工况,可进行环境风洞中特有的降雨试验、降雪试验、高低温冲击等气候条件下的道路试验。转鼓主要是通过模拟电惯量来模拟车辆的道路行驶阻力,由滚筒、驱动电机、表面盖板、移动盖板、移动导轨、车辆对中装置、控制系统等组成。由于滚筒表面涂有与路面摩擦系数相同的特殊涂层,因此转鼓可以准确模拟车辆在道路上的运动。

  相比道路试验,利用转鼓进行试验具有更高的可重复性,数据获取更加便利。有了底盘测功机,汽车厂商不再需要长期奔波于室外各地,大大节约了车辆开发过程中的人力物力成本,从而提高了新车型的开发效率。

  国外对于汽车空气动力学的研究大约始于上世纪 70 年代,最早主要使用于赛车研发,随后逐渐扩大到轿车和卡车范围。2009 年前中国尚未有严格意义上的汽车整车风洞,只能通过改造航空风洞进行汽车空气动力学试验,在一定程度上制约了中国汽车工业的发展,尤其阻碍了自主造型设计能力的提升。目前坐落于重庆的风洞的建成以及长安汽车、东南汽车、江淮汽车等 10 家企业专门成立的「风洞联盟,将未来的诸多研发项目落地至此,为我国汽车风洞打下坚实的基础。

  该汽车风洞的建成能够降低汽车油耗,更经济适用,并能节省新车型研发的时间,提高企业研发效率。在此 3/4 开口的回流式风洞中,最高风速可达 250km/h,在 140km/h 的风速中,背景噪声仅为 58dB(A),堪称「世界上最安静的风洞之一」。同时,通过风洞进行试验还可减少传统生产方式对于环境的不利影响,有助于推动产业的可持续发展。

  汽车风洞的创新性建成将助力我国汽车基础产业迈向高科技新局面,并进一步推动我国汽车产业向国际化和全球化看齐,弥补我国原有汽车基础研发设施的不足。

  中国汽车工业的试验风洞非常少,一方面影响了汽车产业的发展,另一方面,风洞的造价贵,使用费用也非常昂贵。

  虽然中国汽研的风洞使用费率标准还没有对外正式公布,但根据业界的评估,当前中国风洞的使用价格在 2.5-3 万元/小时,一天费用在 60- 70 万元人民币,一年的费用理论可达 2.2 亿到 2. 6 亿元 。如果用外币计算,差不多相当于每秒 1 欧元。当然,风洞因为存在维护和切换等必须的时间,不可能一年全天候运转。

  此前,中国真正为汽车试验建造的风洞只有同济的一个,即便使用价格高企,各车企和车企供应商要使用这个风洞也排成了很长很长的队伍,中国汽研新建造的风洞,仍然不能满足市场的需求。

  为此,中国汽研组建的风洞联盟单位,纷纷掏出几百到数千万资金作为风洞使用的预付费款项,获得使用档期优先预定权。如果是联盟之外的企业要使用这个风洞,有可能排队要排到 2022 年之后。可见,中国风洞资源依然严重缺乏。

  好问题!一些车企巨头或车企供应商巨头建立了自己的风洞,比如泛亚就有。但是车企自己的风洞,为了节省成本一般只是标准风洞的缩微版,不能取代标准风洞。其次车企自己的风洞,只能自己使用,造成了资源的闲置和巨大的浪费。为什么会这样呢?车企把自己的风洞开放给其他单位,收点费用不行吗?

  因为汽车设计是一项需要严格保密的工作,非常忌讳提前泄密给用户,更忌讳泄密给竞争对手。各车企天然是竞争关系,在车型路试的时候都捂得严严实实,怎么可能把在研发中的车型放到对手那里去做试验呢?所以第三方测试风洞,就成了行业的刚需。

  汽车空气动力学作为决定汽车造型设计、风噪性能、燃油经济性、高速行驶稳定性的关键指标,也越来越被众多车企所重视。中国汽研汽车风洞中心主任王勇介绍,风洞可以人工产生和控制气流,以模拟物体周围气体的流动,以前它主要用于飞机的实验,现已成为汽车空气动力学试验最常用、最有效的工具。

  地球的资源是有限的,我们必须有规划地使用资源,保护地球。为此,全球都在推动汽车能源使用的可持续性,都在努力降低汽车的能耗。

  为此,如何将汽车设计得行驶过程中空气阻力更小,从而起到降低能耗的作用,越来越成为汽车界的显学。这就离不开风洞的作用。

  如果一个新能源汽车在设计中,不考虑空气动力学,不考虑汽车的设计在行驶中如何节省能耗,可以说这个新能源汽车就不是一个好汽车。所以,车企对汽车风洞的需求越来越大,而汽车风洞的建造,也有利于车企在一个地方的聚集,加速形成汽车产业规模效应。

  中国汽车工程研究院股份有限公司(简称:中国汽研,股票代码:601965)总部位于重庆,是央企中国通用技术集团全资子公司。中国汽研始建于 1965 年 3 月,原名重庆重型汽车研究所,系国家一类科研院所,是中国汽车行业产品开发、试验研究、质量检测的重要基地及技术支撑机构,中国汽研拥有1个国家工程技术研究中心、1个国家重点实验室、1个国家地方联合工程实验室。中国汽研于 2012 年 6 月在上海证券交易市场上市。

  除了新落成的汽车风洞,中国汽研运营得有国家智能汽车集成系统试验区(i-VISTA),并每年举办 i-VISTA 自动驾驶汽车挑战赛。

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