#中国科学院# 【中科院力量让“奋斗者”号从国产到“国创”】11月28日,刚刚完成万米深潜在马里亚纳海沟成功坐底的“奋斗者”号潜水器胜利返航。10909米是它创造的中国载人深潜新纪录。我国也成为世界上第二个实现万米载人深潜的国家。
在此之前,世界上最先进的全海深潜水器是2019年5月完成万米下潜的美国“极限因子”号,载人舱可搭载2人。“奋斗者”号却搭载了3名潜航员。要实现这一目标,原有技术已不适用,只能超越“极限”,发展创新技术。
“以前我们讲国产化,还是在追赶别人,现在已经不仅是国产,而是国创了。”中科院金属研究所(以下简称金属所)研究员、全海深载人潜水器载人舱项目负责人杨锐告诉《中国科学报》。
实际上,“奋斗者”号这个大国重器全身上下都是打破记录的“国创”技术。
载人舱球壳“钛”厉害
要想搭载3名潜航员,球形载人舱的直径就必须加大。相应的,其体积也会大大增加,对材料的强度和韧性提出更高要求。而这一要求已然超出传统钛合金材料的极限。
“所有载人舱过去30年用的都是Ti64,但我们必须研发新的合金。”杨锐说。
研发30年无人突破的金属材料,其难度可想而知。这项向“无人区”进军的重任落到了金属所的肩上。为国家重大工程开发所需要的金属材料,可以说是金属所的强项。从1953年成立至今,金属所的科学家们已经为国家若干重大工程提供了关键材料。
“蛟龙号”成功下潜之后,2014年,在中科院战略性先导专项支持下,金属所开始了更大深度潜水器的关键技术调研论证和预先研究,基于在钛合金方面长期的研究经验,他们发明了一种新型钛合金——Ti62A,在韧性和可焊性与Ti64合金相当的前提下大幅度提升了强度,从而成功解决了载人舱球壳的材料难题。
突破了材料关,下一步就是加工成型。钛合金材料存在固有的“尺寸效应”,即尺寸和厚度越大,其均匀性和力学性能稳定越难以保证。金属所通过设计材料微观组织及其获取工艺,成功克服了钛合金的“尺寸效应”。合作伙伴宝钛股份全力以赴,制备出高品质铸锭、高质量板材和高精度半球,创造了国内钛合金铸锭重量、板材厚度等多项纪录。
眼见着离成功越来越近,最后一道焊接难关却始终难以突破。载人球舱由两个半球焊接,实现超大尺寸与厚度材料的全电子束一次焊接,是一道几乎难以逾越的障碍。但若不克服这一障碍,则前功尽弃。
此时,金属所独辟蹊径,提出了一些新的焊接思路。中国船舶洛阳船舶材料所勇于创新,突破了一系列焊接成形技术,实现载人球舱全电子束焊接,确保了焊缝质量和强韧性能全面达到设计要求。
就这样,这支由金属所牵头、多家企业和研究机构组建全海深钛合金载人舱研制“国家队”连克材料、成形、焊接三大“拦路虎”。
杨锐表示,最早在启动万米载人深潜计划时,载人舱是最大的限定因素,而现在,通过项目组成员的努力,提前5年完成任务,体现了我国集中力量办大事的制度优势。
浮力材料保证“下得去、上得来”
载人舱保证了“奋斗者”号能安全下去,固体浮力材料则要使其还能安全上浮。
潜水器要想上来有两种方式,一种是消耗能源动力,另一种是无动力上浮技术。前者浪费宝贵的能源,会缩短潜水器工作半径和时间,后者则需要用到固体浮力材料。
固体浮力材料不仅能保证潜水器安全上浮,还直接关系到潜水器与潜航员的安全,但由于其制备技术难度大,世界上只有少数发达国家掌握核心技术。
在中国载人深潜的发展历程中,2017年下潜到4500米的“深海勇士”号第一次使用了由中科院理化技术研究所提供的国产固体浮力材料。这一次,理化所的高性能国产固体浮力材料不仅挑战万米成功,还创造了10909米的我国载人深潜新纪录。
“深潜器下到万米,工作环境有很大变化,这就要求材料更轻更强,既要密度低又要耐高水压,但是这个深度没有可借鉴的文献资料和使用经验,材料研制过程中很多挑战,有些材料甚至达到极限。”中科院理化所研究员、“奋斗者”号浮力材料负责人张敬杰坦言:“虽然压力很大,但事关生命安全,我们决不能退缩!”
张敬杰团队从2006年开始研究固体浮力材料,在多年技术积累的基础上,他们采用自主知识产权的软化学制备技术,短时间内研制出了固体浮力材料核心原材料高强空心玻璃微球,进而利用致密填充堆积技术结合轻质高强树脂基材,制备出了具有高安全系数的万米级固体浮力材料并进行了批量化生产。
“理化所在北京,负责材料测试的深海所在三亚,粘结加工、装配在湖北和江苏,为了做固体浮力材料,我们跑了大半个中国。”张敬杰笑称,正是团队的集体努力使得固体浮力材料在时间节点内顺利交付,且性能比同类产品有很大提升,不仅实现了万米深潜,还能多次往返,质量可靠。
声学系统“海底捞针”
“奋斗者”号坐底后与母船“探索一号”之间相距万米,如何通信?实际上,水声通信是沟通的唯一桥梁,可以实现潜水器从万米海底至海面母船的文字、语音及图像的实时传输。
声学系统还实现了探测、定位、导航等功能,是“奋斗者”号的重要组成部分。中国科学院声学研究所高级工程师、“奋斗者”号声学系统主任设计师刘烨瑶表示,相较于前两代的“蛟龙”号与“深海勇士”号载人潜水器,“奋斗者”号的声学系统实现了完全国产化,突破了全海深难关,技术指标更高,为“奋斗者”号全海深范围内的持续巡航作业提供了可靠的技术保障。
在11月16日的下潜作业中,借助组合导航系统和声纳设备,“奋斗者”号潜航员仅用了半小时便成功取回了此前布放在万米海底的3个水下取样器,成功实现“海底捞针”,并通过水声通信机将取样画面回传至母船。
“奋斗者”号声学系统包括全海深水声通信机、地形地貌探测声纳、多波束前视声纳、多普勒测速仪、避碰声纳的自主研发以及定位声纳和惯性导航设备的系统集成。
刘烨瑶先后参与并完成了多次下潜任务,他表示,从4500米到万米,技术难度加大很多。例如,声纳设备都有换能器,其作用声电能量转换,也就是声纳的“天线”,它由金属和非金属组成,因此在高压下耐压设计更有难度。
“但奋斗者号水声通信指标没有下降,这得益于团队多年来的研究积累和经验传承,核心骨干成员连续完成‘蛟龙’号、‘深海勇士’号、‘奋斗者’号声学系统设备研发,积累了很多经验。”刘烨瑶说。
机械手精准作业
“奋斗者”号多次在马里亚纳海沟完成深潜作业,获取了大量生物、地质等深渊海底样品,离不开机械手。这是中科院沈阳自动化所的杰作。
据悉,机械手具有7个关节,可实现6自由度运动控制,持重能力超过60公斤,能够覆盖采样篮及前部作业区域,具有强大的作业能力。机械手还突破了超高压密封技术及超高压油液环境驱动与控制等技术,在深渊海底顺利完成了岩石、生物抓取及沉积物取样器操作等精准作业任务,是我国首次将全海深液压机械手应用于万米作业。
此外,中科院沈阳自动化所还自主研制了“奋斗者”号的智能化控制系统和电动观测云台。这套智能系统解决了深渊复杂环境下大惯量载体多自由度航行操控、系统安全可靠运行等技术难题,实现了在线智能故障诊断、容错控制以及海底自主避碰等功能,提高了潜水器的智能程度和安全性,并采用基于神经网络优化的算法实现了大惯量载体贴海底自动匹配地形巡航、定点航行及悬停定位等高精度控制功能,其中,水平面和垂直面航行控制性能指标,达到国际先进水平。
“奋斗者”号万米机械手项目负责人张奇峰表示,随着我国深海科考进入万米时代,对深海技术装备提出了更高的要求,只有坚持自主创新,才能在关键部件研发上持续取得进展。
超高压模拟没“拟”不行
不管是载人舱还是声学系统,所有这些材料和设备要实现万米深潜万无一失,必须进行充分的先期测试。这一重任落在了“奋斗者”号业主单位——中国科学院深海科学与工程研究所(以下简称深海所)身上。
在国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项支持下,深海所联合四川航空工业川西机器有限责任公司、中船集团702所等单位,建成了国际上容积与工作压力组合技术指标最高的超大型深海超高压模拟试验装置,及时保障了“奋斗者”号钛合金载人舱、固体浮力材料等核心部件压力测试工作的顺利完成。
杨锐表示,金属球壳不能拆分进行压力测试,其挑战之大在国内史无前例的,深海所付出了巨大努力。
张敬杰亦表示,深海所团队对几千块块状浮力材料逐一进行了压力测试,这才确保了万米环境下的安全稳妥。
全海深载人深潜试验是一项复杂的系统工程,为保证海试工作流程顺畅,协调高效,安全实施,深海所团结和协调多方力量,建立了安全高效的海试领导、组织、实施体系,并形成了“只有岗位、没有单位”的跨系统、跨单位、跨部门团结协作氛围。如今,“只有岗位、没有单位”的理念已经深入人心。
“一旦形成队伍,必须坚持‘只有岗位、没有单位’的出海文化,这么我们多年合作的默契,也是最为行之有效的方法。”深海所党委副书记、副所长阳宁告诉《中国科学报》。https://t.cn/A6GrQZqX@中科院之声
在此之前,世界上最先进的全海深潜水器是2019年5月完成万米下潜的美国“极限因子”号,载人舱可搭载2人。“奋斗者”号却搭载了3名潜航员。要实现这一目标,原有技术已不适用,只能超越“极限”,发展创新技术。
“以前我们讲国产化,还是在追赶别人,现在已经不仅是国产,而是国创了。”中科院金属研究所(以下简称金属所)研究员、全海深载人潜水器载人舱项目负责人杨锐告诉《中国科学报》。
实际上,“奋斗者”号这个大国重器全身上下都是打破记录的“国创”技术。
载人舱球壳“钛”厉害
要想搭载3名潜航员,球形载人舱的直径就必须加大。相应的,其体积也会大大增加,对材料的强度和韧性提出更高要求。而这一要求已然超出传统钛合金材料的极限。
“所有载人舱过去30年用的都是Ti64,但我们必须研发新的合金。”杨锐说。
研发30年无人突破的金属材料,其难度可想而知。这项向“无人区”进军的重任落到了金属所的肩上。为国家重大工程开发所需要的金属材料,可以说是金属所的强项。从1953年成立至今,金属所的科学家们已经为国家若干重大工程提供了关键材料。
“蛟龙号”成功下潜之后,2014年,在中科院战略性先导专项支持下,金属所开始了更大深度潜水器的关键技术调研论证和预先研究,基于在钛合金方面长期的研究经验,他们发明了一种新型钛合金——Ti62A,在韧性和可焊性与Ti64合金相当的前提下大幅度提升了强度,从而成功解决了载人舱球壳的材料难题。
突破了材料关,下一步就是加工成型。钛合金材料存在固有的“尺寸效应”,即尺寸和厚度越大,其均匀性和力学性能稳定越难以保证。金属所通过设计材料微观组织及其获取工艺,成功克服了钛合金的“尺寸效应”。合作伙伴宝钛股份全力以赴,制备出高品质铸锭、高质量板材和高精度半球,创造了国内钛合金铸锭重量、板材厚度等多项纪录。
眼见着离成功越来越近,最后一道焊接难关却始终难以突破。载人球舱由两个半球焊接,实现超大尺寸与厚度材料的全电子束一次焊接,是一道几乎难以逾越的障碍。但若不克服这一障碍,则前功尽弃。
此时,金属所独辟蹊径,提出了一些新的焊接思路。中国船舶洛阳船舶材料所勇于创新,突破了一系列焊接成形技术,实现载人球舱全电子束焊接,确保了焊缝质量和强韧性能全面达到设计要求。
就这样,这支由金属所牵头、多家企业和研究机构组建全海深钛合金载人舱研制“国家队”连克材料、成形、焊接三大“拦路虎”。
杨锐表示,最早在启动万米载人深潜计划时,载人舱是最大的限定因素,而现在,通过项目组成员的努力,提前5年完成任务,体现了我国集中力量办大事的制度优势。
浮力材料保证“下得去、上得来”
载人舱保证了“奋斗者”号能安全下去,固体浮力材料则要使其还能安全上浮。
潜水器要想上来有两种方式,一种是消耗能源动力,另一种是无动力上浮技术。前者浪费宝贵的能源,会缩短潜水器工作半径和时间,后者则需要用到固体浮力材料。
固体浮力材料不仅能保证潜水器安全上浮,还直接关系到潜水器与潜航员的安全,但由于其制备技术难度大,世界上只有少数发达国家掌握核心技术。
在中国载人深潜的发展历程中,2017年下潜到4500米的“深海勇士”号第一次使用了由中科院理化技术研究所提供的国产固体浮力材料。这一次,理化所的高性能国产固体浮力材料不仅挑战万米成功,还创造了10909米的我国载人深潜新纪录。
“深潜器下到万米,工作环境有很大变化,这就要求材料更轻更强,既要密度低又要耐高水压,但是这个深度没有可借鉴的文献资料和使用经验,材料研制过程中很多挑战,有些材料甚至达到极限。”中科院理化所研究员、“奋斗者”号浮力材料负责人张敬杰坦言:“虽然压力很大,但事关生命安全,我们决不能退缩!”
张敬杰团队从2006年开始研究固体浮力材料,在多年技术积累的基础上,他们采用自主知识产权的软化学制备技术,短时间内研制出了固体浮力材料核心原材料高强空心玻璃微球,进而利用致密填充堆积技术结合轻质高强树脂基材,制备出了具有高安全系数的万米级固体浮力材料并进行了批量化生产。
“理化所在北京,负责材料测试的深海所在三亚,粘结加工、装配在湖北和江苏,为了做固体浮力材料,我们跑了大半个中国。”张敬杰笑称,正是团队的集体努力使得固体浮力材料在时间节点内顺利交付,且性能比同类产品有很大提升,不仅实现了万米深潜,还能多次往返,质量可靠。
声学系统“海底捞针”
“奋斗者”号坐底后与母船“探索一号”之间相距万米,如何通信?实际上,水声通信是沟通的唯一桥梁,可以实现潜水器从万米海底至海面母船的文字、语音及图像的实时传输。
声学系统还实现了探测、定位、导航等功能,是“奋斗者”号的重要组成部分。中国科学院声学研究所高级工程师、“奋斗者”号声学系统主任设计师刘烨瑶表示,相较于前两代的“蛟龙”号与“深海勇士”号载人潜水器,“奋斗者”号的声学系统实现了完全国产化,突破了全海深难关,技术指标更高,为“奋斗者”号全海深范围内的持续巡航作业提供了可靠的技术保障。
在11月16日的下潜作业中,借助组合导航系统和声纳设备,“奋斗者”号潜航员仅用了半小时便成功取回了此前布放在万米海底的3个水下取样器,成功实现“海底捞针”,并通过水声通信机将取样画面回传至母船。
“奋斗者”号声学系统包括全海深水声通信机、地形地貌探测声纳、多波束前视声纳、多普勒测速仪、避碰声纳的自主研发以及定位声纳和惯性导航设备的系统集成。
刘烨瑶先后参与并完成了多次下潜任务,他表示,从4500米到万米,技术难度加大很多。例如,声纳设备都有换能器,其作用声电能量转换,也就是声纳的“天线”,它由金属和非金属组成,因此在高压下耐压设计更有难度。
“但奋斗者号水声通信指标没有下降,这得益于团队多年来的研究积累和经验传承,核心骨干成员连续完成‘蛟龙’号、‘深海勇士’号、‘奋斗者’号声学系统设备研发,积累了很多经验。”刘烨瑶说。
机械手精准作业
“奋斗者”号多次在马里亚纳海沟完成深潜作业,获取了大量生物、地质等深渊海底样品,离不开机械手。这是中科院沈阳自动化所的杰作。
据悉,机械手具有7个关节,可实现6自由度运动控制,持重能力超过60公斤,能够覆盖采样篮及前部作业区域,具有强大的作业能力。机械手还突破了超高压密封技术及超高压油液环境驱动与控制等技术,在深渊海底顺利完成了岩石、生物抓取及沉积物取样器操作等精准作业任务,是我国首次将全海深液压机械手应用于万米作业。
此外,中科院沈阳自动化所还自主研制了“奋斗者”号的智能化控制系统和电动观测云台。这套智能系统解决了深渊复杂环境下大惯量载体多自由度航行操控、系统安全可靠运行等技术难题,实现了在线智能故障诊断、容错控制以及海底自主避碰等功能,提高了潜水器的智能程度和安全性,并采用基于神经网络优化的算法实现了大惯量载体贴海底自动匹配地形巡航、定点航行及悬停定位等高精度控制功能,其中,水平面和垂直面航行控制性能指标,达到国际先进水平。
“奋斗者”号万米机械手项目负责人张奇峰表示,随着我国深海科考进入万米时代,对深海技术装备提出了更高的要求,只有坚持自主创新,才能在关键部件研发上持续取得进展。
超高压模拟没“拟”不行
不管是载人舱还是声学系统,所有这些材料和设备要实现万米深潜万无一失,必须进行充分的先期测试。这一重任落在了“奋斗者”号业主单位——中国科学院深海科学与工程研究所(以下简称深海所)身上。
在国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项支持下,深海所联合四川航空工业川西机器有限责任公司、中船集团702所等单位,建成了国际上容积与工作压力组合技术指标最高的超大型深海超高压模拟试验装置,及时保障了“奋斗者”号钛合金载人舱、固体浮力材料等核心部件压力测试工作的顺利完成。
杨锐表示,金属球壳不能拆分进行压力测试,其挑战之大在国内史无前例的,深海所付出了巨大努力。
张敬杰亦表示,深海所团队对几千块块状浮力材料逐一进行了压力测试,这才确保了万米环境下的安全稳妥。
全海深载人深潜试验是一项复杂的系统工程,为保证海试工作流程顺畅,协调高效,安全实施,深海所团结和协调多方力量,建立了安全高效的海试领导、组织、实施体系,并形成了“只有岗位、没有单位”的跨系统、跨单位、跨部门团结协作氛围。如今,“只有岗位、没有单位”的理念已经深入人心。
“一旦形成队伍,必须坚持‘只有岗位、没有单位’的出海文化,这么我们多年合作的默契,也是最为行之有效的方法。”深海所党委副书记、副所长阳宁告诉《中国科学报》。https://t.cn/A6GrQZqX@中科院之声
#O型密封圈# O型密封圈具有防止内漏和外漏的双重功能,因此可以装在需要两个方向都要密封的部位,使用最广泛。密封圈是解决液压系统泄漏问题最重要、最有效的手段。液压系统如果密封圈不良,密封圈可能出现不允许的外泄漏,外漏的油液将会污染环境;还可能使空气进入吸油腔,影响液压泵的工作性能和液压执行元件运动的平稳性,机械密封本身是一种要求较高的精密部件,对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。https://t.cn/RzFOyMS
华奇密封件专精密封圈、氟胶密封圈、硅胶密封圈、橡胶密封圈、机械密封圈、盾构机密封圈等等机械密封件产品,也可个性定制哦,欢迎大家前来咨询采购!密封圈定制专线:18046903016。
华奇密封件专精密封圈、氟胶密封圈、硅胶密封圈、橡胶密封圈、机械密封圈、盾构机密封圈等等机械密封件产品,也可个性定制哦,欢迎大家前来咨询采购!密封圈定制专线:18046903016。
经常有小伙伴在问到我们某台车怎么样的时候,会专门提及隔音的表现。
其实在全球范围内,咱们国人对车辆静谧性的关注都是非常突出的。在2019年新车质量调查统计的“前十大消费者抱怨”中,中国消费者有5项抱怨是和噪声相关的,而在其他地区,和噪音相关的抱怨则很少被提及。
确实在咱们中国,静谧是一种文化 。而对于汽车来说,这也能很大程度上代表着车辆的品质。
相信很多人都听过一个名词,叫做NVH :这是噪声、振动与声振粗糙度的英文简称,通俗点说就是研究如何降低汽车产生的噪音、提高隔音水平。这是个涉及整车各个方面的系统工程。对车企的研发、制造、以及质量管理都有很高的要求。
那么如何挑选一台静谧性好的车?汽车厂家又是如何对汽车NVH下工夫的呢?前不久我去参观了上汽大众工厂首次对外公开的声学中心和质保部门,又get到了很多新知识。今天咱们就来聊聊这个话题!
复杂的汽车“NVH”
都说在车企里,大众专门研究中国人,还真的挺有道理。大概在20年前,大众就发现国人对车辆静谧性要求非常高,开始针对性的下功夫。
目前他们已经建成了规模很大的声学试验中心(13个实验室),大部分试验室在建造时,都和地表做了隔离和缓冲,并且用了大量隔声吸音的材质,目的就是消除周围环境噪声和振动带来的影响。坐落在上海安亭的整车测试场内,能够在研究后快速反复进行车辆验证,非常方便。在这里,大众的声学工程师又帮我们巩固了不少知识。
车辆的噪音从哪儿来?
1 动力总成
气缸内发生的“燃烧”、发动机各个零部件的运动产生噪声,这些声音会传播到车厢内,同时发动机引起的振动也会通过车架传递到整车,引起其它部件产生噪音。
对于厂商来说,研发振动更小的发动机、选择合适的发动机悬置结构、在发动机舱加上厚厚的隔音棉等等,都是隔音降噪的措施。
这次在大众的动力总成试验室,我们还看到了个高科技的设备:声学照相机。利用高灵敏度数字麦克风阵列,把声音用可视化的方式呈现出来,类似于热成像仪的显示效果。能帮助工程师快速的了解整个发动机、变速箱、进排气系统等等部位噪声产生的位置和原因。
此外,现在的新能源车型,虽说电机的噪声要小很多,但由于声音特点和燃油车不同,所以需要不同的处理方式,更重要的是,它会突出其他方面的噪声,比如接下来的,路噪、风噪等等。
2 路噪
路噪是汽车噪音的重要来源之一,不同路面、不同轮胎的规格、不同的底盘设计用料等等,都会影响路噪。
在大众的四驱转毂声学试验室和实测道路上,我们就看到了专为中国设计的不同转毂毂面和不同的路面,用来模拟水泥刻痕路、石块路、以及粗糙沥青路等等十多种国内的特色道路。
汽车厂家通常会通过在轮拱处增加声学罩、喷涂隔音橡胶、调整底盘衬套等等方式来降低路噪,并且根据车内不同位置,来设计隔音方案。比如这次体验的大众威然,由于第三排会有乘客,所以厂家就在后轮拱和行李厢区域都增加了额外的吸音棉和声学包。我也特意坐在第三排,在实测道路上的不同路面感受了一番,确实效果很不错。
另一点影响路噪的重要因素就是轮胎。轮胎越宽抓地力和操控就越好,但随之而来的胎噪也会越大。还有就是如果使用防爆胎,由于硬度比较高,噪声也会更大一些。
汽车厂家会根据车型的取向不同,对轮胎选型有不同要求。轮胎厂家们也纷纷推出各种静音轮胎,这种轮胎的橡胶配方和花纹一般会经过特殊的设计。比如威然用的马牌UC6,就通过独特的花纹造型来打破轮胎沟槽中的噪音波,起到降噪的作用。
当然,对于已经买了车的小伙伴们来说,想提升隔音效果,最立竿见影和高性价比的方法就是更换静音轮胎。因为像给机舱、门板、轮拱、中控等位置加装隔音材料,需要对车辆进行拆解,如果过程不够专业,反而会造成额外的震动和噪音。
3 风噪
这部分噪音通常与汽车外形有很大关系。一般来说,汽车造型越方正,行驶起来的风噪也就越大,流线越好、风噪也就越小。另外,车速越快,风噪占比越大。
对厂家来说,外观设计是很重要的因素,但车辆外观不能只考虑流线型,还要综合外观设计、空间等因素。
另一个方式是从车身隔音入手,比如使用双层玻璃、车门板内增加隔音材料等等。在大众的声学吸隔声材料试验室。他们进行了大量的声学零件和材料的开发、验证。和供应商一起研究新型材料,开发新的静音包。
4 异响
除了上面说的这些,汽车异响也属于噪声的来源,而且是很烦人的一类。
比如,汽车空调就是个异响的“大户”。这次在试验时我们看到了专门的空调总成声学台架。模拟空调系统在整车上的工作环境,对鼓风机、风扇、风管噪声、出风口噪声等等进行高强度试验。
另外,汽车装配精度不够,材质抵抗热胀冷缩的能力弱,以及使用年限的增加,内饰板的老化都容易让汽车产生异响。这就和车企的整车质量管控息息相关了。
大众在这方面是怎么做的呢?他们有一个质保中心,不仅针对NVH,而是针对整车材料和标准进行检测,从而保障车辆的品质。
小螺母上的工匠精神
这里举一个例子:紧固小组。
这是什么鬼呢?
我们知道,每辆汽车由一万多个零件组成,零件之间主要通过焊接、螺栓连接而成。其中螺栓螺母等紧固件大约2000个,而总装车间80%的工位是在拧“螺丝”。
紧固小组的任务就是:确保所有螺丝都被合理且充分的拧紧。
他们会从从螺丝的大小、长短、质量、摩擦系数、拧紧参数、拧紧方式等等方面进行设计验证、分析改进,每个重要的拧紧点都进行15组以上零件的测试,再根据曲线和数据计算出最合理的拧紧工艺,确保每一颗螺丝物尽其用。所有车间的所有拧紧数据,都会被系统采集并保存,实现数据的可追溯性。
怎么样,没想到一个小小的螺丝,还有这么多讲究吧?
所以说,NVH真的是个很系统的工程,几乎是牵一发动全身。而咱们国人对静谧性的超高需求,也从侧面给汽车厂家的整车品质,带来了更高的要求。
如何挑选一款静音性好的车呢?
当然是亲自去4S店体验一下。首先,自己坐在车内,然后让车外的同伴和你讲话,这个可以简单判断汽车的隔音性。
之后进入道路试驾,关闭车上的音响,让全车的乘员保持安静,用心感受~
在汽车怠速和低时速时,主要感受发动机噪声;在中速时,路噪会逐渐增加;在高速时,主要就是风噪了。
这里再告诉大家一个感受路噪的办法,那就是坐在后排来感受,因为车身后部受发动机噪音和风噪的影响相对较小,胎噪就会相对明显的表现出来。
另外想说的一点,对于一般家用车来说,我们很难用一个统一标准去测量他的隔音效果,即使分贝仪测量结果近似,但给人带来的感觉却不同。
比如:有些车噪声数据不大,但都是一些细小的高频噪音,就会比较烦人。有些车从分贝仪上看数据稍差一些,但是发动机噪音、路噪、风噪各方面平衡得不错,没有一个那么突出,听着反而感觉没有那么糟。所以,大家还是亲自去感受,才最直观。
写在最后
噪音,决定不了一辆车行驶品质的上限,却能极大的拉低一辆车行驶品质的下限。一辆车就算动力、空间、颜值、舒适性等表现都很好,但如果坐在车内非常吵,那一切行驶质感也就无从谈起了。
而且,隔音做得好不好,当然和成本以及用料有关,但并不是只要舍得下本就能做好的。噪音控制是一个贯穿整车开发各个方面的系统工程,甚至某种程度上说是一门玄学也不为过。所以,噪音管理更是一家车企综合实力的考验。
话说,中国消费者普遍对噪音更敏感,对静谧性要求更高,各位小伙伴们觉得这到底是为啥呢?你们觉得哪些车静谧性比较好,哪些车又比较吵一些呢?欢迎大家在评论区畅所欲言。
其实在全球范围内,咱们国人对车辆静谧性的关注都是非常突出的。在2019年新车质量调查统计的“前十大消费者抱怨”中,中国消费者有5项抱怨是和噪声相关的,而在其他地区,和噪音相关的抱怨则很少被提及。
确实在咱们中国,静谧是一种文化 。而对于汽车来说,这也能很大程度上代表着车辆的品质。
相信很多人都听过一个名词,叫做NVH :这是噪声、振动与声振粗糙度的英文简称,通俗点说就是研究如何降低汽车产生的噪音、提高隔音水平。这是个涉及整车各个方面的系统工程。对车企的研发、制造、以及质量管理都有很高的要求。
那么如何挑选一台静谧性好的车?汽车厂家又是如何对汽车NVH下工夫的呢?前不久我去参观了上汽大众工厂首次对外公开的声学中心和质保部门,又get到了很多新知识。今天咱们就来聊聊这个话题!
复杂的汽车“NVH”
都说在车企里,大众专门研究中国人,还真的挺有道理。大概在20年前,大众就发现国人对车辆静谧性要求非常高,开始针对性的下功夫。
目前他们已经建成了规模很大的声学试验中心(13个实验室),大部分试验室在建造时,都和地表做了隔离和缓冲,并且用了大量隔声吸音的材质,目的就是消除周围环境噪声和振动带来的影响。坐落在上海安亭的整车测试场内,能够在研究后快速反复进行车辆验证,非常方便。在这里,大众的声学工程师又帮我们巩固了不少知识。
车辆的噪音从哪儿来?
1 动力总成
气缸内发生的“燃烧”、发动机各个零部件的运动产生噪声,这些声音会传播到车厢内,同时发动机引起的振动也会通过车架传递到整车,引起其它部件产生噪音。
对于厂商来说,研发振动更小的发动机、选择合适的发动机悬置结构、在发动机舱加上厚厚的隔音棉等等,都是隔音降噪的措施。
这次在大众的动力总成试验室,我们还看到了个高科技的设备:声学照相机。利用高灵敏度数字麦克风阵列,把声音用可视化的方式呈现出来,类似于热成像仪的显示效果。能帮助工程师快速的了解整个发动机、变速箱、进排气系统等等部位噪声产生的位置和原因。
此外,现在的新能源车型,虽说电机的噪声要小很多,但由于声音特点和燃油车不同,所以需要不同的处理方式,更重要的是,它会突出其他方面的噪声,比如接下来的,路噪、风噪等等。
2 路噪
路噪是汽车噪音的重要来源之一,不同路面、不同轮胎的规格、不同的底盘设计用料等等,都会影响路噪。
在大众的四驱转毂声学试验室和实测道路上,我们就看到了专为中国设计的不同转毂毂面和不同的路面,用来模拟水泥刻痕路、石块路、以及粗糙沥青路等等十多种国内的特色道路。
汽车厂家通常会通过在轮拱处增加声学罩、喷涂隔音橡胶、调整底盘衬套等等方式来降低路噪,并且根据车内不同位置,来设计隔音方案。比如这次体验的大众威然,由于第三排会有乘客,所以厂家就在后轮拱和行李厢区域都增加了额外的吸音棉和声学包。我也特意坐在第三排,在实测道路上的不同路面感受了一番,确实效果很不错。
另一点影响路噪的重要因素就是轮胎。轮胎越宽抓地力和操控就越好,但随之而来的胎噪也会越大。还有就是如果使用防爆胎,由于硬度比较高,噪声也会更大一些。
汽车厂家会根据车型的取向不同,对轮胎选型有不同要求。轮胎厂家们也纷纷推出各种静音轮胎,这种轮胎的橡胶配方和花纹一般会经过特殊的设计。比如威然用的马牌UC6,就通过独特的花纹造型来打破轮胎沟槽中的噪音波,起到降噪的作用。
当然,对于已经买了车的小伙伴们来说,想提升隔音效果,最立竿见影和高性价比的方法就是更换静音轮胎。因为像给机舱、门板、轮拱、中控等位置加装隔音材料,需要对车辆进行拆解,如果过程不够专业,反而会造成额外的震动和噪音。
3 风噪
这部分噪音通常与汽车外形有很大关系。一般来说,汽车造型越方正,行驶起来的风噪也就越大,流线越好、风噪也就越小。另外,车速越快,风噪占比越大。
对厂家来说,外观设计是很重要的因素,但车辆外观不能只考虑流线型,还要综合外观设计、空间等因素。
另一个方式是从车身隔音入手,比如使用双层玻璃、车门板内增加隔音材料等等。在大众的声学吸隔声材料试验室。他们进行了大量的声学零件和材料的开发、验证。和供应商一起研究新型材料,开发新的静音包。
4 异响
除了上面说的这些,汽车异响也属于噪声的来源,而且是很烦人的一类。
比如,汽车空调就是个异响的“大户”。这次在试验时我们看到了专门的空调总成声学台架。模拟空调系统在整车上的工作环境,对鼓风机、风扇、风管噪声、出风口噪声等等进行高强度试验。
另外,汽车装配精度不够,材质抵抗热胀冷缩的能力弱,以及使用年限的增加,内饰板的老化都容易让汽车产生异响。这就和车企的整车质量管控息息相关了。
大众在这方面是怎么做的呢?他们有一个质保中心,不仅针对NVH,而是针对整车材料和标准进行检测,从而保障车辆的品质。
小螺母上的工匠精神
这里举一个例子:紧固小组。
这是什么鬼呢?
我们知道,每辆汽车由一万多个零件组成,零件之间主要通过焊接、螺栓连接而成。其中螺栓螺母等紧固件大约2000个,而总装车间80%的工位是在拧“螺丝”。
紧固小组的任务就是:确保所有螺丝都被合理且充分的拧紧。
他们会从从螺丝的大小、长短、质量、摩擦系数、拧紧参数、拧紧方式等等方面进行设计验证、分析改进,每个重要的拧紧点都进行15组以上零件的测试,再根据曲线和数据计算出最合理的拧紧工艺,确保每一颗螺丝物尽其用。所有车间的所有拧紧数据,都会被系统采集并保存,实现数据的可追溯性。
怎么样,没想到一个小小的螺丝,还有这么多讲究吧?
所以说,NVH真的是个很系统的工程,几乎是牵一发动全身。而咱们国人对静谧性的超高需求,也从侧面给汽车厂家的整车品质,带来了更高的要求。
如何挑选一款静音性好的车呢?
当然是亲自去4S店体验一下。首先,自己坐在车内,然后让车外的同伴和你讲话,这个可以简单判断汽车的隔音性。
之后进入道路试驾,关闭车上的音响,让全车的乘员保持安静,用心感受~
在汽车怠速和低时速时,主要感受发动机噪声;在中速时,路噪会逐渐增加;在高速时,主要就是风噪了。
这里再告诉大家一个感受路噪的办法,那就是坐在后排来感受,因为车身后部受发动机噪音和风噪的影响相对较小,胎噪就会相对明显的表现出来。
另外想说的一点,对于一般家用车来说,我们很难用一个统一标准去测量他的隔音效果,即使分贝仪测量结果近似,但给人带来的感觉却不同。
比如:有些车噪声数据不大,但都是一些细小的高频噪音,就会比较烦人。有些车从分贝仪上看数据稍差一些,但是发动机噪音、路噪、风噪各方面平衡得不错,没有一个那么突出,听着反而感觉没有那么糟。所以,大家还是亲自去感受,才最直观。
写在最后
噪音,决定不了一辆车行驶品质的上限,却能极大的拉低一辆车行驶品质的下限。一辆车就算动力、空间、颜值、舒适性等表现都很好,但如果坐在车内非常吵,那一切行驶质感也就无从谈起了。
而且,隔音做得好不好,当然和成本以及用料有关,但并不是只要舍得下本就能做好的。噪音控制是一个贯穿整车开发各个方面的系统工程,甚至某种程度上说是一门玄学也不为过。所以,噪音管理更是一家车企综合实力的考验。
话说,中国消费者普遍对噪音更敏感,对静谧性要求更高,各位小伙伴们觉得这到底是为啥呢?你们觉得哪些车静谧性比较好,哪些车又比较吵一些呢?欢迎大家在评论区畅所欲言。
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