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FSEC进行时:大学生打造赛车与国际技术接轨

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时间:1900/1/1 0:00:00

一年内,十几名汽车专业的大学生能花十多万元生产出什么样的赛车?11月7日至11日,在上海奥迪国际赛道,2016年NIO杯中国大学生电动方程式比赛正在进行,来自国内外32所大学的车队展开激烈角逐。

他们不仅在球场上竞争,而且在专业学习和实践能力方面也在竞争。在一年的时间里,这群大学生在完成学业的同时,要利用所有的业余时间,从零部件、设备、资金、运营费用到团队协调管理、国内外竞争,不断地进行研发、设计、修改和测试,所有其他事务都要由大学生自己完成。

每年10月至11月,中国大学生方程式赛车比赛和中国大学生电动方程式比赛继续进行。团队在新赛季中应用了哪些新技术和亮点?现在,是时候交工作了。

四轮独立驱动

四轮独立驱动是指使用四个轮毂电机,由电子控制系统实时分配,以分配四个车轮的功率和扭矩。这使得赛车相当灵活,可以有效控制转弯时的车身姿态,改善推尾或甩尾的情况。这项技术目前尚未用于市场上的大规模生产车辆。

德国卡尔斯鲁厄大学KIT车队

参加本次比赛的唯一一支外国球队,卡尔斯鲁厄理工学院队使用了这项技术。比赛期间,四个轮毂电机独立驱动,他们还拥有遥感监测系统,可以实时监测和管理每个轮毂电机的功率和扭矩,以确保车辆姿态更加稳定。整个赛车,从电机和电池的组装到每个赛道的布局,都体现了德国人严谨认真的态度。今年8月,基特参加了德国一级方程式比赛,并获得了2016赛季的冠军。

德国卡尔斯鲁厄大学KIT车队的发动机布局非常独特

无人驾驶

自动驾驶汽车是一种智能汽车,也称为轮式移动机器人,主要依靠车内装有计算机系统的智能驾驶仪器来实现自动驾驶。无人车集成了自动控制、建筑、人工智能和视觉计算等众多技术。

图示:北京理工大学无人驾驶大学一级方程式赛车

今年1月21日,北京理工学院发布了世界上第一辆由无人车队设计的无人大学一级方程式赛车。这一次,这款赛车首次亮相中国大学生电动方程式领域。

北京理工大学无人驾驶大学方程式赛车

这款无人赛车拥有五大核心技术——自主驾驶技术、第一视角遥控技术、人工智能与决策技术、全球定位与导航技术、环境感知技术。目前,赛车已经实现了远程控制驾驶、半自动驾驶和全自动驾驶。部分关键技术指标达到世界先进水平:遥控百公里加速仅3秒;半自动驾驶的最大纵向加速度为0.9G;

最大横向加速度为2G。法拉利跑车目前的最高速度为2.7秒。

第三减震器

第三个减震器的设计源于美国CART赛事中的PENSKE团队。F1赛车对下压力下的稳定性和车身高度的一致性有很高的要求,这种设计也在F1比赛中流行起来。

2016赛季,梅赛德斯-奔驰车队在赛季中途改变了设计形式,导致现任车手刘易斯·汉密尔顿对赛车感到不舒服,并落后于他的队友罗斯伯格。该技术也应用于吉林大学易车吉苏电气团队的悬架。吉林大学易车吉苏电动车队后悬架安装的第三个减震器和T形防侧倾杆的设计。这种布置的一个优点是它可以充分利用双电机上方的空间。与传统的U形防侧倾杆相比,一套T形防侧倾棒的生产成本和时间基本相同,同时也确保了防侧倾棒推杆不会与传动轴争夺空间,其角刚度比Z形防侧倾条更线性。

数据:

Gspeed E 2016悬架刚度特性

前悬挑

后悬

后悬

弹簧线刚度

七十

七十

八十七点五

轮胎线刚度

一百六十

一百六十

一百六十

一侧悬挂线刚度

四十六点九

四十四点二

五十一点七

1G纵向加速度下的悬架行程

九点一五

九点七一

八点三零

吉林大学易车吉苏电气团队合影

吉林大学易车吉苏电动车队悬架负责人李金航通过多体动力学仿真实验观察到,Gspeed E 2016悬架采用了450LB/英寸的第三弹簧,可以为悬架提供相当于20%的抗俯仰率。根据吉林大学风洞数据进行的流体分析,螺距减小3deg可以使气动包的平均工作下压力增加9%。能够在不影响悬架转向条件的情况下保持频率偏差,确保转弯时的轮胎附着力,并在加速和制动时控制车辆的车身姿态,确保下压力的稳定性。这种精心的实验设计不亚于专业汽车工程师的工作量。

单体外壳

单体外壳是F1赛车上最重要的驾驶员安全舱。这种通过高温烘烤制成的碳纤维外壳可以确保驾驶员在极端条件下的生命安全。单个外壳由昂贵的碳纤维制成,其强度是钢的两倍,但质量只有钢的五分之一。

哈尔滨工业大学CSG-HRT舰队

这一次,FSEC哈尔滨工业大学应用了这项技术,使用碳纤维复合材料单体来提高整车的抗扭刚度和性能。与特拉斯结构相比,一体化单体壳体具有更高的刚度、更轻的重量和可靠的性能。在哈工大CSG-HRT机队的整个设计过程中,结合有限元分析和物理测试进行了循环设计;在加工阶段,采用新的真空分流技术,获得高质量的模具;

未来进行扭转刚度测量,以验证设计的合理性。测试扭转刚度为4496Nm/°,达到了初步设计目标,设计合理,性能可靠。此外,北京理工大学等多个团队已经在球场上采用了这项技术。

DRS匙形尾巴

DRS系统,也称为减阻系统,由驾驶员调节打开和关闭。每场比赛都有一到两条长直道供驾驶员激活DRS。该系统通过打开或关闭尾翼上的扰流板来改变F1赛车尾翼上的向下压力。当DRS打开时,大部分气流从尾翼开口流出,导致下压力和空气阻力降低,从而提高赛车的直线速度。当汽车进入弯道并需要很大的抓地力时,驾驶员会关闭DRS,导致后部向下的压力增加,从而使汽车能够安全地通过弯道。

DRS匙形尾翼演示图

重庆大学一级方程式赛车的尾翼也采用了这项技术。平直主翼襟翼的设计将转向器固定在主翼的肋中,并通过连杆机构将转向器摇臂的旋转动力传递给襟翼,从而使襟翼以所需角度旋转。在一定的速度条件下,按下方向盘上的气动按钮并打开DRS以调平尾翼,从而减少唯一提供的向下压力,使气流平稳地流过汽车后部,减少空气对汽车的阻力,从而使汽车更快。

重庆大学一级方程式赛车

经过多年的发展,中国大学方程式赛车比赛的所有车队都在取得进步。书本上学到的知识是一个框架,但在具体的设计和制造过程中遇到问题,通过实验和改进,使知识成为心中的一个系统,是大学生在这场比赛中应该学习的必要技能。

当我们向队长KIT介绍他对比赛结果的预测时,他说:“我不确定,因为去年的比赛中有几辆车表现很好。所以,我希望能进入前十。”这个备受关注的车队能走多远?最终谁是球场上的国王?让我们拭目以待。

标签:北京奥迪奔驰法拉利

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