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楊國偉:讓“迷你”高鐵跑得快剎得住

2019-10-06  laurel.89

2019-09-26來源:科技日報作者:于紫月

“3、2、1!”隨著最后一聲指令,在中國科學院力學研究所(以下簡稱力學所)懷柔實驗基地264米長的鐵軌上,一輛縮比1∶8的列車模型飛馳而過,掀起一陣疾風。參觀者驚呼:好快!

這是世界上規模最大、實驗速度最高的雙向運行高速列車動模型實驗平臺。“該實驗平臺可以把100千克的列車實驗模型從靜止基本勻加速至時速最大500千米,并能基本以勻減速將其停住。”該平臺項目主持者、力學所研究員楊國偉說。

以此為基礎,我國高速列車空氣動力學研究體系逐漸完善。不論是“復興號”還是“和諧號”,亦或是其他高速列車,研制期間都要在這里“跑一跑”,再根據實驗結果調整各項參數,像一件工藝品一樣精雕細琢,直至“出爐”運營。

可以說,這里是高鐵的搖籃,而它的主持研究者楊國偉最初卻是“航空圈”的。

1996年,從西北工業大學飛機工程系空氣動力學專業博士畢業后,29歲的楊國偉決定繼續深造,先后在日本、德國的高校和科研機構交流、工作。這期間,他主攻空氣動力學方向,獲得過含金量較高的洪堡研究獎,參研過空客A380的相關設計。

不論行走有多遠,總難忘祖國泥土的芬芳。2003年,36歲的楊國偉放棄了月入近3萬元人民幣的高薪,舉家回國,來到力學所工作。工資雖然縮水了近10倍,但楊國偉卻干勁十足,逐漸組建起一支攻關能力強、吃苦耐勞的研發隊伍。在國產大飛機C919、中俄合作研發的大飛機CR929、新支線客機ARJ21等近年來我國的“明星”飛機的研發過程中都活躍著楊國偉團隊的身影。

為何要從“天上”回到“地上”?“1985年春節,我坐火車從婁底到邵陽,100公里的路途用了24個小時。1997年,我在日本坐新干線列車,感覺太震撼了。日本列車的速度怎么能這么快呢?”從那一刻起,楊國偉就在想,“什么時候我們國家能有這么快的列車就好了。”

2008年,“跨界”的機會來了。科技部與原鐵道部共同簽署《中國高速列車自主創新聯合行動計劃》,鼓勵我國高速鐵路技術發展創新和更多的人才投身其中。

同樣是高速場景、考慮空氣動力及阻力,飛機和高鐵在空氣動力學領域的研究是相通的,于是楊國偉團隊緊握機會,投身到中國高速列車氣動外型設計的行列中。

研制高速列車動模型實驗平臺需要解決一系列難以克服的技術問題,這些問題幾乎每天都讓楊國偉崩潰。

如何在短時間里將列車模型的速度提升起來?無論是傳統的管道內壓縮空氣加速,還是常用的滑輪倍增加速,以及航天用的捆綁類火箭噴氣加速,實驗的結果都是失敗。

楊國偉急出了一嘴火泡。那陣子,他吃飯時在想、工作時在想,甚至睡覺做夢都在想。他帶領團隊成員一點點磨、一遍遍論證、一步步接近答案。最終,通過反復實驗,一種壓縮空氣間接加速技術終于成功地讓“迷你”高鐵“飛”起來了。

加速問題迎刃而解,剎車問題又隨之而來。“列車模型太快了,以往的直接接觸剎車技術并不奏效,想過很多方案,但最終剎車的結果幾乎都是列車出軌撞墻,墻上的玻璃都被震碎了,滿地都是玻璃碴子和模型碎片。”楊國偉說。

一個偶然的機會,楊國偉路過石景山游樂園。高速翻滾的過山車瞬間剎車的一幕,讓他印象深刻。于是他帶領團隊駐足在過山車下,游客在翻滾的過山車上尖叫,這群科研人員就在過山車下“強勢圍觀”,并且一看就是幾個小時。

很快,受過山車啟發的瞬間剎車方案誕生了——運用磁鐵產生非接觸阻尼力,飛奔的“迷你”高鐵列車終于停下來了。

隨后,楊國偉團隊勢如破竹,相繼解決了高鐵列車動模型加減速自動控制,模型復位及測量技術等一系列難題。此后,楊國偉團隊又參加多項有關高速列車、以及國家重點研發計劃先進軌道交通重點專項的項目研發,在高鐵自主研發的路上一直默默耕耘。

多年的努力結成碩果——楊國偉帶領團隊獲得國家科技進步特等獎、中國力學科技進步一等獎以及十幾項發明專利……日前,時速600公里的動模型改造方案已經實驗成功,該平臺將為時速600公里高速磁懸浮列車研制提供實驗數據。

“我還有很多設想,想去驗證;我還有很多小目標,想去實現!”楊國偉遠眺窗外,“未來,還會有更多、更快、更安全的高速列車和飛機馳騁在這片天地間。”

責任編輯:王旭泉

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