從北理工“穿越”澳大利亞
發(fā)布日期：2015-12-06 供稿：北京晚報(bào) 張航 攝影：機(jī)械與車輛學(xué)院
編輯：新聞中心 辛嘉洋 閱讀次數(shù)：【編者按】今年10月，2015年世界太陽能車挑戰(zhàn)賽在澳大利亞舉行。作為中國大陸地區(qū)唯一參賽車隊(duì)，北京理工大學(xué)師生駕駛自主研發(fā)的太陽能車，帶著北理工太陽能車的“世界夢(mèng)想”，從達(dá)爾文出發(fā)，翻越麥克唐納山，穿過維多利亞沙漠，到達(dá)南部的阿德萊德，跑完全程3022公里，也完成了從北理工到澳大利亞的探險(xiǎn)“穿越”。
原標(biāo)題：“中國造”太陽能車穿越澳大利亞
從澳大利亞北部的達(dá)爾文出發(fā)，翻越麥克唐納山，穿過維多利亞沙漠，到達(dá)南部的阿德萊德，全程3022公里。這是一條眾多探險(xiǎn)自駕游者熱衷的線路。就在上個(gè)月，北京理工大學(xué)的師生駕駛自主研發(fā)的太陽能車，參加2015年世界太陽能車挑戰(zhàn)賽，跑完全程，其中純太陽能行駛里程達(dá)1823公里。這也是中國大陸地區(qū)唯一一支參賽車隊(duì)。
首次參賽：“光梭”號(hào)跑出1400公里
世界太陽能車挑戰(zhàn)賽經(jīng)過近三十年的發(fā)展，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)最成熟和有影響力的太陽能汽車比賽，體現(xiàn)了目前太陽能汽車領(lǐng)域發(fā)展的最高水平。該賽事每兩年舉辦一次。
團(tuán)隊(duì)成員兼指導(dǎo)老師張幽彤介紹，北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛工程學(xué)院從2012年開始研究太陽能汽車，參與研究的師生當(dāng)時(shí)就把目光對(duì)準(zhǔn)了這項(xiàng)賽事，“一是檢驗(yàn)我們自己的研發(fā)成果，二是也想通過這種交流的機(jī)會(huì)了解一下世界最前沿的太陽能汽車技術(shù)。”
2012年底完成了參賽報(bào)名后，張幽彤帶領(lǐng)著同事和研究生進(jìn)入緊張的賽車研發(fā)過程。他們用鋁合金搭起了車的框架，鋪上太陽能發(fā)電板，然后安裝上電機(jī)、集成電路、儀表等操控設(shè)備。歷經(jīng)大半年研發(fā)完成后，他們給這輛太陽能車命名為“光梭”號(hào)，“希望它今后能像所依賴的太陽光一樣飛速穿梭，改變?nèi)藗兊纳睢?rdquo;
這是他們制造出的第一版參賽車輛，代表了當(dāng)時(shí)的最高研制水平。“光梭”號(hào)質(zhì)量為275公斤，最高車速每小時(shí)100公里，使用純太陽能一次可以行駛接近200公里。
“每個(gè)分站之間距離約為300公里，一旦當(dāng)天不能達(dá)到最近的一個(gè)分站點(diǎn)，就需要使用拖車，最后按照實(shí)際利用太陽能行駛的總里程計(jì)算排名。”張老師說，這意味著他們每一個(gè)賽段都需要用到拖車，“有學(xué)生泄氣了，認(rèn)為跑不完就沒有了成就感。”張幽彤說，他告訴學(xué)生，達(dá)喀爾拉力賽中，許多車手都無法在當(dāng)天趕到賽段集結(jié)點(diǎn)，但是這并不妨礙這項(xiàng)賽事吸引全球頂尖車手而成為經(jīng)典，“關(guān)鍵是你努力了，參與了，學(xué)到了。”
2013年的10月，“光梭”號(hào)在澳洲大陸使用純太陽能跑出了1398公里。“我認(rèn)為這是一個(gè)了不起的成績，值得祝賀。”張老師說。
二次研發(fā)：“振發(fā)”號(hào)“減肥”100公斤
第一次參賽結(jié)束回到學(xué)校，團(tuán)隊(duì)馬上進(jìn)行了總結(jié)，為下一次參賽做好準(zhǔn)備。“一定得減肥。”張幽彤說的不是自己，而是“光梭”號(hào)，“車輛總重有限制，所以只能把車身重量控制下來，才能騰出地方盡可能安裝更大面積的太陽能板，提高動(dòng)力和續(xù)航能力。”
第一版“光梭”號(hào)用的是鋁合金車架，鋁的密度為2.7。他們經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)決定新車采用碳纖結(jié)構(gòu)，比重能降到1.9。“后來證明，設(shè)想是美好的，現(xiàn)實(shí)是骨感的。”張幽彤笑道，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過于完美，在國內(nèi)道路測試時(shí)他們發(fā)現(xiàn)全碳纖維材料車身的機(jī)械強(qiáng)度不足以支撐3000公里路途的顛簸，“有第一次參賽的經(jīng)歷，那邊的鋪裝路面比咱這要差好多，不用瀝青，還要穿越沙漠區(qū)，有很多碎石。”為此，他們又進(jìn)行了車身改良，最終通過材料綜合整合后達(dá)到了預(yù)期效果。熱成型、固化、加工，新車的車身工藝復(fù)雜性遠(yuǎn)超過能直接加工的鋁合金。“研發(fā)的過程非常辛苦，碳纖維整車的生產(chǎn)工廠在六環(huán)外，我們每天很早就得從三環(huán)附近的學(xué)校趕過去，直到夜里才能返回。”車隊(duì)成員、研究生雷磊對(duì)記者說，至于裝備、研究車輛到半夜，那更是家常便飯。
除了車身外，團(tuán)隊(duì)還重新開發(fā)設(shè)計(jì)了電子系統(tǒng)，包括電機(jī)、控制器、儀表燈等。這是50多支參賽隊(duì)伍中唯一DIY電子系統(tǒng)的車隊(duì)，“國外許多車隊(duì)直接采購知名大牌的電子系統(tǒng)，或者和頂級(jí)賽車公司聯(lián)合開發(fā)。”張老師說。
經(jīng)過10個(gè)月的開發(fā)準(zhǔn)備，第二代太陽能賽車在今年夏天問世，這輛車被命名為“振發(fā)”號(hào)。“振發(fā)”號(hào)采用了低風(fēng)阻車身設(shè)計(jì)，整車高僅1.1米，低于市面上絕大多數(shù)轎車。車上覆蓋6平方米的太陽能電板，通過高效驅(qū)動(dòng)電機(jī)，最高速度可達(dá)每小時(shí)130公里。在理想光照條件下，純太陽能驅(qū)動(dòng)車速也可以達(dá)到70公里，行駛里程達(dá)到300公里，“可以努力實(shí)現(xiàn)全太陽能完成分站賽。”張老師說，最重要的是，“振發(fā)”號(hào)的車身重量降到了只有175公斤，比之前的“光梭”號(hào)足足輕了100公斤。
再次參賽：依靠太陽能行駛1823公里
今年10月6日，北理工參賽車隊(duì)一共13人帶著“振發(fā)”號(hào)太陽能車，抵達(dá)澳大利亞北部城市達(dá)爾文。車隊(duì)包括4位教師、9位研究生。他們的背后，還有8人團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)提供強(qiáng)力后援。10月初的南半球剛剛告別冬天不久，但在靠近赤道的澳大利亞，陽光已經(jīng)熱情似火。來不及欣賞澳洲大陸風(fēng)情，團(tuán)隊(duì)就投入了緊張的備戰(zhàn)。
按照賽事規(guī)定，太陽能車上路前還需要通過靜態(tài)車檢和動(dòng)態(tài)車檢，以確認(rèn)車輛的重量、動(dòng)力符合比賽要求。一通檢查下來，幾乎所有非英語國家的車隊(duì)都出現(xiàn)了問題，“每天上午8點(diǎn)到下午5點(diǎn)為車輛行駛參賽時(shí)間，剩余的休整時(shí)間車輛是可以停下來充電的，我們以為這時(shí)候可以把太陽能板卸下來充電，沒想到規(guī)則并不允許。”張幽彤說，這直接導(dǎo)致整個(gè)車頂太陽能板的安裝工藝需要重新調(diào)整，“團(tuán)隊(duì)跟瘋了一樣，分幾路，進(jìn)超市，逛雜貨市場，在當(dāng)?shù)氐教幉少徃鞣N零配件進(jìn)行改裝，終于在開賽前讓車輛符合了要求。”雷磊說。
10月18日，“振發(fā)”號(hào)從達(dá)爾文正式出發(fā)。在它前面的是一輛先導(dǎo)車、一輛護(hù)衛(wèi)車（裁判在車內(nèi)），在它后面是一輛拖車，防止“振發(fā)”號(hào)意外趴窩或者無法在天黑前趕到分站點(diǎn)。“振發(fā)”號(hào)的駕駛由張老師和兩位研究生輪番完成，這顯然不是一個(gè)好差事。為了盡可能地節(jié)約能源，車內(nèi)沒有空調(diào)也沒有電風(fēng)扇，只有很小的通風(fēng)口，“比賽允許我們開窗前行，但沒有人會(huì)這么干，因?yàn)闀?huì)增加風(fēng)阻，消耗大量能源。”張老師說。
從達(dá)爾文一路向南，不少路段是雙向單車道。行駛在路上，經(jīng)常迎面遭遇四節(jié)車廂、當(dāng)?shù)靥?hào)稱“陸地火車”的360噸位大貨車，“與之相比我們4.5米長、1.8米寬的太陽能車就像是一個(gè)玩具，好幾次感覺‘擎天柱’就要碾過來了。”張幽彤說。而在雷磊看來，上廁所也是一件不容易的事，白天光照好，太陽能車動(dòng)力足，誰都希望多趕路，提高比賽成績，“所以我們?cè)诎滋毂荣悤r(shí)盡量少喝水或者不喝水，到了分站點(diǎn)駐扎休息時(shí)再喝。”
經(jīng)過6天共計(jì)57小時(shí)的艱苦跋涉，“振發(fā)”號(hào)終于順利抵達(dá)終點(diǎn)阿德萊德。他們?nèi)坦灿?823公里完全依靠太陽能完成賽事，尤其是前兩個(gè)分站段，都是自主完成賽事，沒有依靠拖車。
在張幽彤看來，車檢和比賽過程中與組委會(huì)技術(shù)官員和各國高水平參賽隊(duì)伍的交流，讓隊(duì)員們?cè)谠O(shè)計(jì)技術(shù)、駕駛策略、團(tuán)隊(duì)組織和運(yùn)作等方面都獲益匪淺。他說，他們會(huì)堅(jiān)持繼續(xù)參賽，下一步將改進(jìn)車輛的整體設(shè)計(jì)和電機(jī)效率，讓車跑得更快、更遠(yuǎn)，最終實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)用化，讓太陽能車進(jìn)入千家萬戶。
原文鏈接：【北京晚報(bào)】“中國造”太陽能車穿越澳大利亞
