汽車噪聲振動和安全技術國家重點實驗室
這個汽車實驗室有“特異功能”
不但會刮風下雨，還能“吃”聲音
走進汽車噪聲振動和安全技術國家重點實驗室，你會有一種科幻大片上演的感覺——它可能會刮一陣強風，下一場“暴雨”，抑或讓你一天之內(nèi)感受四季變化。
你也許會看見一群“人”駕著車，無所畏懼地展開速度與激情的碰撞;抑或置身于另類空間，除了自己的心跳聽不見任何聲音。
4月26日，重慶日報記者走進中國汽車工程研究院股份有限公司(下稱中國汽研)，探訪這個有“特異功能”的國家重點實驗室。
能刮起最高時速250公里的超級大風
還有504個麥克風精心布陣“聽風”
歷時5年建造、耗資5.5億元的中國汽研汽車風洞中心，2019年在重慶落成時，在業(yè)界引起轟動。
這不僅是我國中西部地區(qū)第一座汽車風洞，也被譽為亞洲最先進的汽車風洞之一，極大地彌補了我國在汽車空氣動力學、熱管理、風噪等領域的開發(fā)短板。
它究竟厲害在哪里?在工程師楊超的帶領下，記者走進汽車風洞中心，站在一個巨大的“黑洞”前方，立馬感受到一陣強風撲面而來。
“汽車風洞包括汽車空氣動力學—聲學風洞和汽車環(huán)境風洞，你們現(xiàn)在看到的是汽車空氣動力學—聲學風洞。”楊超說，這個風洞其實并不是一個洞，而是一條管道，它能形成強勁的氣流。洞口所在位置專業(yè)術語稱作噴口，面積有28平方米，噴口越大，越能真實模擬外部道路環(huán)境。
氣動噪聲現(xiàn)在已成為車輛在高速行駛中的主要噪聲源，影響汽車駕乘舒適性和安全性。這個風洞就是要解決氣動噪聲的問題。
風從哪里吹來?楊超介紹，“幕后英雄”就是具有世界一流水平的軸流式風機系統(tǒng)。
作為動力源的風機，直徑9米、功率4000千瓦，可以讓實驗室內(nèi)刮起最高時速250公里的超級大風，是整個風洞的核心。
實驗室中間的大轉盤，是車輛測試時停放的位置，被稱作“測力天平”。在它的底下，有一套龐大且精度極高的系統(tǒng)，甚至可以測出一個雞蛋的重量。
“天平上有五帶移動系統(tǒng)，可以讓車輛跑起來，就像‘站’在跑步機上一樣，模擬車輛在真實道路上的行駛狀態(tài)。”楊超說。
要解決氣動噪聲問題，自然要測聲音。對此，汽車風洞中心配備了最先進的聲學測試設備——三維麥克風陣列系統(tǒng)。
記者看到，麥克風陣列系統(tǒng)由左側、右側和頂部三塊陣列組成，每塊陣列上都是密密麻麻的黑色麥克風，經(jīng)過精心“排陣”，時刻準備“聽風”。
“每塊陣列有168個麥克風，總共504個。”楊超說，麥克風陣列俗稱聲學照相機，是通過采集聲音信號傳播到不同位置麥克風的時間延時，對聲源進行識別和定位，并將聲源以照片的形式呈現(xiàn)，非常直觀地展示汽車外表面聲源的分布。“車身表面哪里噪聲大，通過圖像呈現(xiàn)出來一目了然，而且麥克風對聲源識別的定位精度誤差小于1厘米，可以為氣動噪聲優(yōu)化提供精準參考。”
汽車環(huán)境風洞則是對測試環(huán)境進行精準模擬，可以完成雨天、晴天、陰天等多種天氣的切換，最大程度還原真實用車環(huán)境。
有了汽車風洞中心，車企不用去戈壁、雪地等極限環(huán)境，也能進行車輛測試，同樣能準確反映發(fā)動機性能。
假人“大家庭”有成人有兒童還有嬰兒
最新型假人全身有140多個傳感器通道
有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全世界每年因道路交通事故死亡人數(shù)約125萬，不論是車內(nèi)駕乘人員安全，還是車外行人安全，都是汽車工程師關注的重點。
安全技術中心整車安全科室主任王國杰表示，實驗室每年都要開展大量汽車碰撞試驗，以再現(xiàn)交通事故的方式，分析汽車在碰撞過程中車內(nèi)乘員與車輛相對運動狀態(tài)、乘員及車輛傷害狀態(tài)等，從而根據(jù)分析結果改進車輛結構安全性設計和增設乘員保護裝置。
誰來做汽車碰撞試驗?汽車碰撞假人就是其中的主角。
在碰撞試驗假人標定實驗室，記者看到幾名工程師正在反復對假人進行調(diào)試和校準，或給假人身上安裝傳感器。
王國杰介紹，碰撞假人由金屬骨架、硅膠皮膚以及大量精密儀器組成，各部分的尺寸和重量與人體相似，還具有復雜的脊椎、肋骨、關節(jié)、合成肌肉等，力求接近真實人體。他們會在假人身上加裝加速計、電位計、測力計等測試儀器，記錄假人在碰撞時受到的各種作用力。通過對假人身體各部位的作用力進行分析，對其傷害程度進行評價。
在假人存儲室，一排排假人坐得整整齊齊，總共有近50個。他們中既有成年男女假人，還有兒童甚至嬰兒假人，仿真度很高，儼然一個假人“大家庭”。其中，有兩個棕色成年假人格外引人注意。
“它們的名字叫THOR，是目前全球最新型碰撞假人，一個身價就高達近千萬元。”王國杰告訴記者，THOR全身上下有140多個傳感器通道，極大地提高了汽車碰撞試驗的數(shù)據(jù)采集能力與試驗精度。
特殊“墻”面能夠把聲波全部“吃”進去
電波暗室可消除外界電磁波信號干擾
在NVH(Noise、Vibration、Harshness，即噪聲、振動與聲振粗糙度)技術中心，有一個被工程師們戲稱為“全重慶最安靜的地方”，那就是全消聲室。
一扇半米厚的大門打開，當記者一腳踩在顫巍巍的鋼絲網(wǎng)上，整個世界都安靜了。記者環(huán)顧一圈發(fā)現(xiàn)，消聲室六面都是鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)的背后是一個個排列整齊的幾何體，形成特殊的“墻”面。
“消聲室是能夠消除一切聲音的地方。走進消聲室后，你聽不到外界任何聲音，甚至能聽見自己的心跳聲。”NVH開發(fā)工程師楊望說。
玄機就在于“墻”面。楊望介紹，消聲室的“墻”面都是吸聲材料，結構特殊。在鋼絲網(wǎng)“地”面下方一兩米的地方，其實也是吸聲材料。在普通空間里，聲音接觸到墻面，聲波就會有反射。而在消聲室里，“墻”面的吸聲材料會像海綿吸水一樣，把聲波全部“吃”進去，讓聲波消失得無影無蹤，不會有反射，從而達到消聲的效果，再通過聲學測試檢測車輛部件的異響。
“NVH性能是一個綜合性很強的性能指標，是汽車品質(zhì)的體現(xiàn)，并且直接關系到用戶的駕乘感受。”楊望表示，為推動我國自主品牌汽車品質(zhì)提升，實驗室展開了從整車到系統(tǒng)、部件、材料級的NVH性能測試分析與研究，完成了我國首個體系化的NVH異響性能開發(fā)技術，并達到國際領先水平。相關成果推廣應用到百款以上的汽車產(chǎn)品開發(fā)中，在國內(nèi)多家車企得到系統(tǒng)而全面的應用。
不僅是測試NVH性能，隨著汽車向智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，以及“軟件定義汽車”概念的提出，整車的電子電氣架構及EMC(電磁兼容)性能開發(fā)、車載電器智能化測試評價、軟件和功能安全、網(wǎng)聯(lián)性能測試評價也有了更大需求。在中國汽研電子通信與軟件測評研究中心，還有檢測電磁波干擾的全電波暗室。
“我們開發(fā)了基于暗室的智能網(wǎng)聯(lián)車電磁環(huán)境適應性驗證技術，形成了車輛電磁抗擾性能的測評規(guī)程。”電子通信與軟件測評研究中心整車架構室主任陳立東表示。
走進全電波暗室，記者看到實驗臺上放置著車輛零部件，旁邊架著一根天線，用于模擬手機天線發(fā)射電磁波，測試驗證手機電磁波是否會影響車輛零部件正常工作。暗室內(nèi)布滿了像拼圖方塊一樣的白色泡沫，“隱身”在其后的是起關鍵作用的吸波材料。
“電波暗室消除了外界電磁波信號對測試信號的干擾，同時吸波材料可以減小由于墻壁和天花板的反射對測試結果造成的影響，從而拿到更真實的測試結果。”陳立東介紹，通過牽頭制定行業(yè)首個智能網(wǎng)聯(lián)車輛EMC測試標準，實驗室已形成了智能網(wǎng)聯(lián)車輛的EMC設計體系，助力智能汽車發(fā)展。(記者 張亦筑)
