火箭院设计出超大实验室,高铁整节车厢能直接做试验

发布时间 : 2017-06-22     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  圆润的壁板通透如镜、阵列的光源璀璨炫目,一节高铁车厢迎面驶来,仿佛进入了科幻电影中的“时空隧道”。这里虽不能穿越时空,但也“神奇”万分,高铁开进来,等待它的或是北国的朔风凛冽,或是赤道的骄阳似火。
  这条神奇的“隧道”,学名叫“高速列车整车环境实验室”,由中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)702所所属的天津航天瑞莱科技有限公司(以下简称“瑞莱公司”)北京分公司研制。瑞莱公司北京分公司总工程师、项目负责人邓荣武介绍,“高速列车整车环境实验室”长40多米、宽近12米、高7米多,内部空间达1200立方米,能容纳高铁的整节车厢。

  
为什么要给高铁建这样一个实验室呢?

  
  “我国高铁不仅穿梭在幅员辽阔的国土上,还出口到世界各地,必须经得住各种极端气候和环境变化的考验。”邓荣武介绍:“‘高速列车整车环境实验室’能模拟世界各地的环境,如高温、低温、潮湿、强烈光照等等,还能模拟车厢中乘客散发出的热量和湿气,让处于研制阶段的高铁接受极端环境考验,提前暴露问题、排除隐患。”
  听起来,好像造一个巨大的“空调间”就能满足要求。然而,稍作分析就会发现,要在密闭、狭长的空间内逼真地还原极端自然环境,几乎是一个不可能完成的任务。
  邓荣武回忆,第一个难题就是让各种环境因素“同台亮相”,并保持稳定。另一个难题则是让列车表面各个点接触的环境因素保持一致。“譬如,如果模拟赤道环境,许多人首先会想到要加温。其实,模拟赤道地区强光照的产生的高温已远超实际温度,反而需要降温。降温的冷风又会对湿度、各点环境的一致性等产生干扰……形成了一连串矛盾。”
  这些在常人看来几乎不能达到的要求,没有难倒瑞莱公司的研制团队。在“高速列车整车环境实验室”项目启动前夕,瑞莱公司北京分公司开展了“空间热环境试验舱”项目的研发。这是一个内部空间1200立方米,可以模拟宇宙中的极寒、高温和剧烈的温度冲击的“大房子”。它的成功研制,为“高速列车整车环境实验室”在系统结构设计、工程建设等方面,扫清了许多技术障碍。此外,瑞莱公司北京分公司还用简易材料建了一小段“试验隧道”,验证设计理念。


△“试验隧道”

  “我们以航天系统工程思维,对模拟各种环境因素的设备进行优化组合,采用了部分新型设备,解决了让各种环境因素同时出现的难题;通过与兄弟单位合作,把分析火箭、飞行器周边空气流动情况的技术,用在实验室设计上,实现了温度均匀度小于2℃的目标。”邓荣武说,“大自然中的温、湿度、阳光变化是流畅的,不会像家用空调那样按整数调档。所以,我们采用了智能全自动控制和无级调节,既让实验人员从复杂的操作中解放出来,大幅提高试验效率,又能降低人为干扰,尽可能地还原大自然的环境。”
  2016年11月,中国首个具有完全自主知识产权的大型智能高速列车整车环境实验室研制成功,此时,距火箭院702所瑞莱公司启动这一项目还不到1年半的时间。
  “经过最终检测,我们研制的这个实验室可模拟的湿度范围覆盖20%~98%,光照强度覆盖每平方米500~1120瓦(赤道地区),最高温度85℃。值得一提的是,用户要求的模拟最低温度是零下45℃,我们为客户着想,主动把范围拓宽至零下60℃。无论是能力范围、稳定性还是智能化水平,我们的实验室都达到了国际一流。”邓荣武说,用户方——唐山轨道客车有限责任公司(以下简称“唐车公司”)对“高速列车整车环境实验室”的试验能力、效率评价很高。前不久,唐车公司的美国客户来华访问时,对实验室的高水平和高“颜值”感到很惊讶。


△“高速列车整车环境实验室”外观

  “目前,‘高速列车整车环境实验室’正式交付客户使用,成为航天试验装备技术‘军转民’的典范。今后,我们将根据客户的需求,为实验室增加模拟覆雪、结冰、淋雨等功能。”瑞莱公司北京分公司副总经理何胜帅说,“同时,我们还将在汽车、航空等领域推广先进试验装备和技术。”

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