從北理工“穿越”澳大利亞
發(fā)布日期：2015-12-06 供稿：北京晚報 張航 攝影：機械與車輛學院
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，北京理工大學師生駕駛自主研發(fā)的太陽能車，帶著北理工太陽能車的“世界夢想”，從達爾文出發(fā)，翻越麥克唐納山，穿過維多利亞沙漠，到達南部的阿德萊德，跑完全程3022公里，也完成了從北理工到澳大利亞的探險“穿越”。
原標題：“中國造”太陽能車穿越澳大利亞
從澳大利亞北部的達爾文出發(fā)，翻越麥克唐納山，穿過維多利亞沙漠，到達南部的阿德萊德，全程3022公里。這是一條眾多探險自駕游者熱衷的線路。就在上個月，北京理工大學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1823公里。這也是中國大陸地區(qū)唯一一支參賽車隊。
首次參賽：“光梭”號跑出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。
團隊成員兼指導老師張幽彤介紹，北京理工大學機械與車輛工程學院從2012年開始研究太陽能汽車，參與研究的師生當時就把目光對準了這項賽事，“一是檢驗我們自己的研發(fā)成果，二是也想通過這種交流的機會了解一下世界最前沿的太陽能汽車技術(shù)。”
2012年底完成了參賽報名后，張幽彤帶領(lǐng)著同事和研究生進入緊張的賽車研發(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、集成電路、儀表等操控設備。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，“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，代表了當時的最高研制水平。“光梭”號質(zhì)量為275公斤，最高車速每小時100公里，使用純太陽能一次可以行駛接近200公里。
“每個分站之間距離約為300公里，一旦當天不能達到最近的一個分站點，就需要使用拖車，最后按照實際利用太陽能行駛的總里程計算排名。”張老師說，這意味著他們每一個賽段都需要用到拖車，“有學生泄氣了，認為跑不完就沒有了成就感。”張幽彤說，他告訴學生，達喀爾拉力賽中，許多車手都無法在當天趕到賽段集結(jié)點，但是這并不妨礙這項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，學到了。”
2013年的10月，“光梭”號在澳洲大陸使用純太陽能跑出了1398公里。“我認為這是一個了不起的成績，值得祝賀。”張老師說。
二次研發(fā)：“振發(fā)”號“減肥”100公斤
第一次參賽結(jié)束回到學校，團隊馬上進行了總結(jié)，為下一次參賽做好準備。“一定得減肥。”張幽彤說的不是自己，而是“光梭”號，“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，提高動力和續(xù)航能力。”
第一版“光梭”號用的是鋁合金車架，鋁的密度為2.7。他們經(jīng)過反復試驗決定新車采用碳纖結(jié)構(gòu)，比重能降到1.9。“后來證明，設想是美好的，現(xiàn)實是骨感的。”張幽彤笑道，因為結(jié)構(gòu)設計過于完美，在國內(nèi)道路測試時他們發(fā)現(xiàn)全碳纖維材料車身的機械強度不足以支撐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，他們又進行了車身改良，最終通過材料綜合整合后達到了預期效果。熱成型、固化、加工，新車的車身工藝復雜性遠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)附近的學校趕過去，直到夜里才能返回。”車隊成員、研究生雷磊對記者說，至于裝備、研究車輛到半夜，那更是家常便飯。
除了車身外，團隊還重新開發(fā)設計了電子系統(tǒng)，包括電機、控制器、儀表燈等。這是50多支參賽隊伍中唯一DIY電子系統(tǒng)的車隊，“國外許多車隊直接采購知名大牌的電子系統(tǒng)，或者和頂級賽車公司聯(lián)合開發(fā)。”張老師說。
經(jīng)過10個月的開發(fā)準備，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。“振發(fā)”號采用了低風阻車身設計，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)動電機，最高速度可達每小時130公里。在理想光照條件下，純太陽能驅(qū)動車速也可以達到70公里，行駛里程達到300公里，“可以努力實現(xiàn)全太陽能完成分站賽。”張老師說，最重要的是，“振發(fā)”號的車身重量降到了只有175公斤，比之前的“光梭”號足足輕了100公斤。
再次參賽：依靠太陽能行駛1823公里
今年10月6日，北理工參賽車隊一共13人帶著“振發(fā)”號太陽能車，抵達澳大利亞北部城市達爾文。車隊包括4位教師、9位研究生。他們的背后，還有8人團隊在國內(nèi)提供強力后援。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情，團隊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)車檢和動態(tài)車檢，以確認車輛的重量、動力符合比賽要求。一通檢查下來，幾乎所有非英語國家的車隊都出現(xiàn)了問題，“每天上午8點到下午5點為車輛行駛參賽時間，剩余的休整時間車輛是可以停下來充電的，我們以為這時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，這直接導致整個車頂太陽能板的安裝工藝需要重新調(diào)整，“團隊跟瘋了一樣，分幾路，進超市，逛雜貨市場，在當?shù)氐教幉少徃鞣N零配件進行改裝，終于在開賽前讓車輛符合了要求。”雷磊說。
10月18日，“振發(fā)”號從達爾文正式出發(fā)。在它前面的是一輛先導車、一輛護衛(wèi)車（裁判在車內(nèi)），在它后面是一輛拖車，防止“振發(fā)”號意外趴窩或者無法在天黑前趕到分站點。“振發(fā)”號的駕駛由張老師和兩位研究生輪番完成，這顯然不是一個好差事。為了盡可能地節(jié)約能源，車內(nèi)沒有空調(diào)也沒有電風扇，只有很小的通風口，“比賽允許我們開窗前行，但沒有人會這么干，因為會增加風阻，消耗大量能源。”張老師說。
從達爾文一路向南，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?shù)靥柗Q“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，太陽能車動力足，誰都希望多趕路，提高比賽成績，“所以我們在白天比賽時盡量少喝水或者不喝水，到了分站點駐扎休息時再喝。”
經(jīng)過6天共計57小時的艱苦跋涉，“振發(fā)”號終于順利抵達終點阿德萊德。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技術(shù)官員和各國高水平參賽隊伍的交流，讓隊員們在設計技術(shù)、駕駛策略、團隊組織和運作等方面都獲益匪淺。他說，他們會堅持繼續(xù)參賽，下一步將改進車輛的整體設計和電機效率，讓車跑得更快、更遠，最終實現(xiàn)真正的實用化，讓太陽能車進入千家萬戶。
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