津雲新聞記者 王曉明 馬雨彤攝像董國旭 楊春生
賽車，絕對是最炫酷的運動之一，卻又離普通人的生活比較遙遠。可是在天津大學，就有一支叫做「北洋動力」的大學生車隊，一群熱愛賽車的年輕人，自己造賽車、開賽車，還在剛剛結束的中國大學生方程式汽車大賽中斬獲總成績二等獎。
北洋動力成員和浩躍12號賽車一個學生社團，能把賽車玩出什麼花樣呢？
北洋動力的「速度與激情」在北辰區的一座卡丁車場，北洋動力車隊的大學生們正在對「浩躍12號」賽車進行測試。這輛賽車，剛剛在2020中國大學生方程式汽車大賽中創下車隊11年來的最佳戰績。「我們這個車破百應該在5秒以內，各方面性能就是一個小版的F1。」車隊指導教師、天津大學機械工程學院能源與動力工程系副教授林傑威告訴記者。
林傑威在指導車隊成員中國大學生方程式汽車大賽，綜合了直線加速、八字繞環、高速避障等類型的動態賽項。除了速度，還要求賽車具備優秀的操縱穩定性。在車手韋旭陽看來，最能體現這一點的，是8字繞環。
韋旭陽連續高速過彎，側向加速度可能達到2G，對車輛性能和車手的操控，都是很大的考驗。「輪胎處於極限的時候會發出吱吱的叫聲，車手要做的就是讓輪胎一直處在響胎和不響胎的邊緣，讓車有一些略微的側滑。」韋旭陽說，滑動太大會損失很多的時間，完全不打滑，說明沒有達到車輛的極限。方程式賽車，對車輛尺寸、發動機排量等規格有嚴格的限定。在這樣的條件下，各個大學生車隊會選擇相近甚至相同的量產型發動機作為動力，如何各顯神通、壓榨出極限的機械性能，才是賽場背後真正的較量。
獨特的S形防傾杆比如，同樣一臺0.6升排量的發動機，經過不同車隊的優化，峰值功率可能產生10千瓦左右的差異，體現在整車200多公斤的賽車上，這就是一個巨大的差距。要在性能上追求極限，就要在規則範圍內，對車身、車架、懸架等細節進行最大程度的優化。浩躍12號賽車獨特的「S形防傾杆」，在賽場上格外引人注目。「它是一個極簡的設計，同時又很好用，很多的友隊都會過來看」，韋旭陽說。
耐久賽
追求極限與安全穩妥，也是賽車設計中必須平衡的矛盾。在若干動態賽項中佔比最大的耐久賽，需要賽車在高速避障場地上連續行駛22公裡，同時車速不能低於全場最快圈的150%。這對賽車整體可靠性又是一道考驗。浩躍12號不僅成為少數跑完全程的賽車之一，還在附帶的效率測試中奪得第三名，展現出了頂尖的油耗的表現。「藉助天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室的背景，我們在發動機整體性能的開發上有得天獨厚的優勢」，林傑威告訴記者，浩躍12號的高滾流比進氣系統能讓氣流「打著滾兒」進入發動機，油氣混合更均勻，就意味著他可以用更少的油爆發出強勁的動力。完整的工程實踐、深厚的學科背景、前沿的造車理念，讓北洋動力車隊成為未來汽車工程師的搖籃。「對於一輛汽車來說，現在除了動力性、可靠性，我們最關注的就是燃油經濟性和排放環保性，賽車製造過程中也有嚴格的限制，跟我們汽車行業的理念是一脈相承的。」林傑威說。
「小白」隊員如何逆襲？天津大學機械工程學院機械設計及其自動化專業大三學生潘辰霄，是北洋動力車隊副隊長。他和車隊絕大多數隊員一樣，在沒進賽車隊這個社團之前，對方程式賽車的概念尤為模糊，甚至連什麼是方程式都一知半解。憑藉著兒時對賽車的好奇心，潘辰霄在高考填報志願時，動了報考車輛工程專業的心思。2018年，潘辰霄如願以償地從安徽省考入天津，成為了天津大學機械學院的一名大一新生，同年，學校社團納新。十幾個宣講團中，只有賽車社團讓潘辰霄眼前一亮，在他的印象中，賽車是很燒錢的，他想不明白一個學生團體怎麼會造出一輛車來。儘管心有疑問，潘辰霄還是第一時間從十幾個宣講團中拿到了賽車社團的報名表，像高考填報志願一樣，填報了社團的懸架組、發動機組和傳動組。經過社團篩選，潘辰霄拿到了車隊傳動組的入場券。天津大學沒有車輛工程專業，因此有關汽車的相關理論知識，要在進入社團的第一年開始整體學習。起初，潘辰霄像掉進水裡的海綿，不停地吸取各種理論知識。在學習的過程中，他發現通過自身學習，達不到理想的效果。舉個最簡單的例子，賽車的變速箱不同於其他賽車，它屬於序列式換擋。而關於序列式變速箱的介紹，書上可參考的內容少之又少。關於這方面結構的問題，潘辰霄從網上、圖書館裡查了海量資料，但是，大部分找到的都是家用車手動變速箱的結構知識。那麼，怎樣才能了解到自製賽車零部件的結構和功能，從而解決實際過程中遇到的問題，成了像潘辰霄一樣的隊員在初次接觸賽車遇到的棘手難題。就在這時候，潘辰霄的組長結合課本上學到的知識和自己的實際經驗，把關於傳動器和變速箱的知識傳授給了他。而這正是車隊多年來積累下來的「傳幫帶式」的教學模式，上一屆的組長把從老師那裡學到的知識和自己的實踐經驗相結合，教給這一屆的隊員，這一屆的隊員再通過自己的實踐和理解迭代更新，傳授給下一屆的隊員。潘辰霄告訴記者，有一個組長在，會對學習起到事半功倍的效果。「如果自己找資料學習，等學完的時候，這個賽季可能都過了一半了。」新人肩負的責任並不只是把所學運用到實踐中就可以了，對於他們而言，需要在歷屆迭代更新中，讓所學的技能也在不斷提升和創新。潘辰霄的組長去年做了一個類似於自行車輪輻的設計，每個輪輻很細，組合起來能達到一定的強度。今年，潘辰霄他們在此基礎上做了進一步的提升。「我們考慮到賽車的鏈輪受力轉向的問題，選擇了一種非對稱式的設計，著重去加強它順時針轉向的受力情況。」潘辰霄的這種改變，讓原重349克的零件輕了大概20克左右。
整備賽車
單個零部件性能的提升給團隊每個人平添了一份自信，社團的每個成員在此過程中體會到更多的是一種工業化的流程，這背後，不僅需要攻克技術上的難題，還需要很多其他強有力的支持。2018年，社團內部成立了經理組，由學校老師牽頭聯繫相關資源，經理組負責對接資金和技術上的贊助商。儘管老師的幫助讓經理組成功拿到了贊助資源，但是在推進過程中，還是會出現一些突發狀況，讓付傑摸不著門兒。他還記得在上次比賽前兩天，潘辰霄慌慌張張找到了他，說是需要緊急加工鏈輪。而此時，留給車隊的時間僅剩下了一天，付傑挨個贊助商打電話，最後，天津本地零部件加工企業接下來這個時間緊任務重的活。該企業連夜趕工，在車隊前往襄陽比賽的當天上午，把鏈輪和備用鏈輪送到了車隊，解了隊員的燃眉之急。在贊助車隊的同時，像聯動機械這樣的零配件加工廠也在和學生的接觸交流中提升了技術，同時也優化了零配件加工流程。
「飛馳人生」收穫了什麼從2010年建隊開始，12輛浩躍賽車見證了北洋動力的造車歷程。但是，之前的11輛車都沒能保留下來。因為，中國大學生方程式汽車大賽的規則，就是每年新造一輛賽車。而且像發動機這樣的大件兒，今年用完明年還得接著用，所以比賽之後就得拆掉重來。
造車、參賽，最終目的還是為了培養學生。隨著老隊員的畢業離隊，車隊每年都會有一半左右的新人補充進來，北洋動力積累下的財富不是賽車，而是越來越高的技術、越來越多的工程師。「這是我從小到大的夢想，機械的美、運動美，在懸崖邊跳舞的感覺，讓我的原始衝動得到了滿足。」提起開賽車，韋旭陽的興奮溢於言表。原本擔任轉向組和車手組組長的他，剛剛被推選為北洋動力車隊2021新賽季新任隊長。早在高中時，韋旭陽就對大學生方程式賽車心馳神往，立志考取一個有車隊的學校。當時，他想像中的賽車，就是駕駛一輛暴烈的賽車挑戰極限。高考過後，他第一時間考取了駕照。然而，如願來到天津大學，加入北洋動力之後，他發現駕駛賽車比想像中難得多。「馬力非常大，而且相比家用車不夠線性，油門稍微一給大就會像失控的水牛一樣，難以駕馭。」韋旭陽說，另一個「沒想到」，是這樣一臺桀驁不馴的賽車，同時又非常脆弱。在賽道的極端工況下，設計和工藝上的細微不足隨時可能讓車輛趴窩。因為整車融合的經驗不足，當時的北洋動力車隊正處於低谷，連續多年沒能完成比賽。賽車設計與製造的學習，讓原本一門心思開快車的他認識到，挑戰極限不是粗暴地駕馭，而是車手、工程師與賽車共同成長的過程。「車手需要了解車，才能在比賽的時候發揮出車輛的性能。」韋旭陽告訴記者，車手適合去底盤組，因為底盤的調校非常重要，細微改動就能對車的轉向特性產生非常大的影響。只有經過不斷地調車，發現問題以及解決問題，把賽車的穩定性提高了以後，才能把賽車推到極限。經過一年的模擬器訓練和卡丁車訓練，韋旭陽在2019賽季獲得了駕駛賽車的資格。愛賽車、開賽車、懂造車，讓他在車隊這塊土壤裡成長為一個真正能夠與車輛對話的工程師。他和隊友不斷跑車、反饋、調試，讓浩躍12號的動力比往年強了不少。整個賽季，隊員們都跟賽車朝夕相處，完成正常課業之後，在車庫熬夜到兩三點、三四點都是常有的事。用韋旭陽的話說，賽車就像大家的「親兒子」一樣。這樣的實戰，讓大學生們提前進入了工程師的角色。作為新賽季隊長，韋旭陽已經開始在醞釀著新一代浩躍賽車的研發思路。他們的賽車夢，也比以往更加清晰。「賽車其實是整個汽車工業體系的較量，我們將來要做的不僅僅是贏得一場比賽，做好一臺賽車，我們更重要的是把這些賽車的精神，精益求精、堅韌不拔的品質帶到汽車工業中去。讓中國車更快更強。」韋旭陽說。十年時間，北洋動力走出了近500名隊員，其中很多人已經成為國內主流車企的骨幹，但車隊培養出的不僅是汽車工程師。北洋動力車隊首任隊長劉松濤，2013年碩士在讀期間創辦了辰星自動化設備有限公司。作為天津經濟技術開發區十佳瞪羚企業之一，他們研發的阿童木機器人，打破了進口產品在這一高端裝備製造領域的壟斷，運行速度可以達到傳統串聯機器人的十倍以上。
劉松濤這樣的技術，源自劉松濤在校期間參與的高速並聯機器人項目，曾經榮獲天津市技術發明一等獎。通過創業把技術創新推向市場、學以致用，就得益於他在北洋動力車隊的經歷。「車隊的組織模式是仿公司化的，以項目管理的形式來造車。成本多少、定價多少、如何盈利，比賽時有一個專門的成本分析項目去考核」，劉松濤告訴記者。研發攻關、項目管理、財務預算，這樣的經歷，讓劉松濤的創業駕輕就熟。提高可靠性、引進資金支持，把機器人從實驗室推到市場的理念，跟打造賽車一脈相承。經過7年的發展，阿童木機器人的產品系列和出貨量已達到國內領先水平。在劉松濤看來，車隊是一個理論和實踐完全結合的平臺，相比技術創新，它更是一個創新的人才培養模式。依託大學生方程式賽車以及北洋動力車隊，天津大學還開設了汽車文化、賽車工程概論選修課，2021年將開設賽車設計製造課程。把賽車作為新工科教學平臺，讓更多學生參與進來。「北洋動力是一扇窗，通過它我們看到的不僅僅是世界一流的造車理念、年輕人的速度與激情，更是中國製造的未來。」林傑威說。
來源：津雲新聞