軍工品質(zhì)如何煉成？走進(jìn)長安UNI-K研發(fā)中心

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】要說當(dāng)今市場最火的自主品牌大五座SUV，非長安UNI-K莫屬。憑著15.39-18.49萬的價(jià)格、比肩冠道的超大后排空間和新一代藍(lán)鯨2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)勁高效的動(dòng)力，3月剛剛上市就斬獲了9108張訂單。作為長安UNI系列的第二款重磅車型，長安為UNI-K傾注了非常多的心血。為此我們走進(jìn)了重慶長安研發(fā)中心，看看長安為了研發(fā)UNI-K用了哪些新鮮技術(shù)。

　　在汽車研發(fā)過程中，如果所有的試驗(yàn)均基于實(shí)車實(shí)物試驗(yàn)，對于車企的錢袋子而言無疑會(huì)是一次大出血，因此通過虛擬試驗(yàn)提前進(jìn)行分析，能夠有效地節(jié)省研發(fā)成本，并減少研發(fā)過程中所走的彎路。長安汽車基于系統(tǒng)工程思維和方法建立了正向的CAE仿真體系，基本覆蓋產(chǎn)品研發(fā)的全生命周期?？偟膩碚f，CAE的手段主要用于系統(tǒng)工程的目標(biāo)分解和目標(biāo)驗(yàn)證。使用CAE仿真分析的手段，可在產(chǎn)品開發(fā)的早期實(shí)現(xiàn)多方案選型、性能驗(yàn)證及性能優(yōu)化等，也可以取代部分實(shí)車試驗(yàn)，使產(chǎn)品開發(fā)的周期進(jìn)一步縮短，成本進(jìn)一步降低。針對UNI-K的414項(xiàng)性能指標(biāo)，CAE部門開展了7輪分析、7輪優(yōu)化。

　　前期研發(fā)過程中，UNI-K充分利用虛擬試驗(yàn)場技術(shù)，開展耐久性能仿真分析、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測與管控。虛擬試驗(yàn)場（VPG）主要用于對車輛的是進(jìn)行有關(guān)整車系統(tǒng)全部試驗(yàn)項(xiàng)目仿真，包括道路條件下，整車系統(tǒng)疲勞壽命分析、柔性和剛性體組合體（含整車系統(tǒng)）的非線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析、整車系統(tǒng)NVH 分析和碰撞仿真和乘員保護(hù)及評價(jià)。

　　虛擬試驗(yàn)場構(gòu)建十分復(fù)雜，將試驗(yàn)場搬進(jìn)電腦、到仿真成熟應(yīng)用至少1年以上，首先通過3D激光掃描墊江試驗(yàn)場路面點(diǎn)云，將點(diǎn)云清洗、建立數(shù)字路面模型，基于云端數(shù)字路面，深入仿真技術(shù)研究、精度提升，最終打造成一個(gè)產(chǎn)業(yè)化的虛擬試驗(yàn)場仿真技術(shù)平臺。

　　UNI-K前期耐久性能設(shè)計(jì)開發(fā)，是虛擬試驗(yàn)場技術(shù)的典型應(yīng)用場景之一，40多種路面工況組合、并行仿真計(jì)算，分析車身底盤的鈑金、焊點(diǎn)、焊縫的疲勞損傷，沒有樣車也可以開展風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、風(fēng)險(xiǎn)管控、目標(biāo)達(dá)成，提前規(guī)避實(shí)車耐久路試的開裂失效問題，滿足用戶10年26萬公里使用壽命目標(biāo)。

　　缺乏VPG技術(shù)之前，車輛平順性的開發(fā)主要基于隨機(jī)激勵(lì)特征路面，以選擇不同等級的功率譜密度逆向生成，其類型單一、覆蓋不全面，且與試驗(yàn)路面在激勵(lì)幅值、頻率、能量等方面存在差異，無法支撐前期性能開發(fā)，主要以后期匹配調(diào)校為主，難以兼顧與操穩(wěn)的性能平衡。

　　長安的VPG技術(shù)，將墊江試驗(yàn)場搬進(jìn)電腦，統(tǒng)一了仿真與測試的激勵(lì)，使得平順性能的早期開發(fā)和性能平衡變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。在項(xiàng)目前期便可與操穩(wěn)同步進(jìn)行性能設(shè)計(jì)，規(guī)避后期顧此失彼的性能沖突痛點(diǎn)。而且基于VPG技術(shù)的平順性設(shè)計(jì)，路面多樣，工況覆蓋全面，實(shí)現(xiàn)了全面提升車輛平順性的可能。

　　UNIK在項(xiàng)目前期借助VPG技術(shù)，完成車輛平順性的虛擬開發(fā)并落地應(yīng)用，包括架構(gòu)選型、硬點(diǎn)和底盤彈性件的正向設(shè)計(jì)。分別在初級平順性、次級平順性和沖擊平順性3個(gè)方面評價(jià)的VPG路面上進(jìn)行仿真分析，在樣車生產(chǎn)之前就已獲得車輛的平順性表現(xiàn)。經(jīng)過多輪次VPG仿真與兼顧操穩(wěn)的性能平衡開發(fā)，以正向設(shè)計(jì)懸架彈性件、阻尼件、簧上簧下偏頻以及敲定設(shè)計(jì)參數(shù)邊界等完成性能提升沖突點(diǎn)的規(guī)避，篩選出多渠道優(yōu)化技術(shù)方案。

　　作為一款中大型五座SUV，UNI-K的霸氣造型在路上顯然是最吸睛的存在，但較為高大肥胖的車身會(huì)提高整車的迎風(fēng)面積，從而對整車燃油經(jīng)濟(jì)性造成不利的影響。因此在保證車身尺寸不受影響的情況下減小風(fēng)阻就顯得尤為重要。

　　UNI-K造型初期風(fēng)阻高達(dá)0.38，這一數(shù)據(jù)意味著油耗面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，工程師前后經(jīng)過近十輪分析，數(shù)百例算例優(yōu)化，開展數(shù)次風(fēng)洞試驗(yàn)，抓住每一個(gè)造型細(xì)節(jié)，與產(chǎn)品和造型不斷論證，最終將風(fēng)阻降低到0.33。開發(fā)過程中，從造型草圖到效果圖、從體態(tài)模型到CAS數(shù)據(jù)，空氣動(dòng)力貫穿始終。長安具有全年1.5億CPU時(shí)計(jì)算量的HPC支持空氣動(dòng)力開發(fā)，結(jié)合中國汽研的整車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，全面支持UNIK空氣動(dòng)力性能開發(fā)。

　　風(fēng)噪優(yōu)化過程也不是順風(fēng)順?biāo)?，方案的推進(jìn)涉及造型、總布置、法規(guī)、尺寸工程、產(chǎn)品等多個(gè)部門。如何權(quán)衡各板塊的需求？ 僅后期的后視鏡風(fēng)噪優(yōu)化專題會(huì)就開了五次，造型當(dāng)面對接了4次；UNI-K整個(gè)開發(fā)階段發(fā)布造型數(shù)據(jù)超過77版，技術(shù)人員通過CAE技術(shù)手段對造型持續(xù)優(yōu)化迭代，使得風(fēng)噪性能逐步提升；整個(gè)開發(fā)計(jì)算方案超過300個(gè)，涵蓋了迎風(fēng)和橫風(fēng)的工況，涉及風(fēng)噪、側(cè)窗風(fēng)振和天窗風(fēng)振性能，最大限度提升駕駛舒適性。以后視鏡為例，到工裝車出來仍在進(jìn)行造型優(yōu)化，再開發(fā)后期僅后視鏡提出方案就超過了30個(gè)。

　　另外針對整車熱管理，UNI-K設(shè)計(jì)開發(fā)采用了完善的熱管理閉環(huán)體系策略，首先基于整車熱管理開發(fā)需求，建立包括空調(diào)、冷卻、動(dòng)力、制動(dòng)及熱保護(hù)系統(tǒng)的整車熱管理系統(tǒng)架構(gòu)；其次采用DOE、1D/3D聯(lián)合仿真、RBM高精度風(fēng)扇模型等有效技術(shù)手段進(jìn)行精準(zhǔn)仿真，最后通過多學(xué)科優(yōu)化、多屬性平衡及動(dòng)態(tài)管控?zé)峁芾硇阅苣繕?biāo)表、方案成本目標(biāo)表、布置及材料約束表等實(shí)現(xiàn)整車熱管理綜合性能最優(yōu)。

　　通過完善的整車熱管理CFD閉環(huán)體系策略，實(shí)現(xiàn)了UNI-K整車熱管理精準(zhǔn)管理，確保UNI-K車型提前規(guī)避了所有熱管理風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)，無產(chǎn)生任何后期設(shè)計(jì)變更。確保了工裝車熱害試驗(yàn)一次性無整改通過，極大提升了研發(fā)效率。

　　常言道“工程是一門取舍的藝術(shù)”，放在汽車工程上更是如此。

　　產(chǎn)品開發(fā)過程中性能平衡迭代效率低、目標(biāo)兼容性沖突以及車身輕量化等都是難點(diǎn)問題，多學(xué)科性能集成優(yōu)化平臺綜合考慮NVH、CFD、強(qiáng)度耐久、行駛性能和碰撞安全等多個(gè)領(lǐng)域相關(guān)性能、沖突性能以及關(guān)重性能的集成，通過并行云端仿真、模型降階表征、大數(shù)據(jù)挖掘和多學(xué)科集成優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)，從而解決各學(xué)科性能之間的沖突問題，同時(shí)縮短研發(fā)周期、減少樣車和人力投入并最終達(dá)到性能、成本、輕量化等因素的平衡。目前，長安已經(jīng)建立了車身結(jié)構(gòu)、副車架、梁系、閉合件、焊點(diǎn)布置等近30項(xiàng)多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，初步實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科集成優(yōu)化體系的構(gòu)建。

　　以車輛過減速帶時(shí)懸架產(chǎn)生的顫振為例，如果顫振控制得不夠好，會(huì)給顧客留下車子松散、品質(zhì)不高多的感覺。很多車企的做法是單獨(dú)優(yōu)化顫振性能，但這樣做又會(huì)引起NVH性能的惡化，如“按下葫蘆浮起瓢”，最后只好對性能控制選擇保守設(shè)計(jì)。

　　而長安是國內(nèi)率先自主開發(fā)顫振集成分析流程的車企，這套分析流程也是目前國內(nèi)最完善的解決方案。通過CAE手段，基于數(shù)字樣車同時(shí)對顫振和怠速振動(dòng)進(jìn)行多學(xué)科多目標(biāo)控制，通過多樣本分析和大數(shù)據(jù)挖掘，設(shè)計(jì)出最佳匹配方案，將顫振和怠速振動(dòng)性能同時(shí)控制在優(yōu)秀水平。

　　長安憑借著軍工的過硬品質(zhì)在中國汽車市場上早已站穩(wěn)了腳跟，但是面對層出不窮的新競爭者，長安必須擁有更加強(qiáng)大的研發(fā)能力。為了打造UNI-K這款重磅車型，長安可以說用上了當(dāng)今汽車研發(fā)最先進(jìn)的技術(shù)，包括電腦模擬仿真、熱管理系統(tǒng)和產(chǎn)品開發(fā)過程中的優(yōu)化等，均做到了自主品牌中的領(lǐng)先水平，甚至比一些合資品牌更加優(yōu)秀。憑借著這樣過硬的研發(fā)能力，也就不難理解長安UNI-K在上市短短幾天就獲得如此多的客戶青睞了。（圖/文：太平洋汽車網(wǎng) 趙信杰）