重慶理工大學汽車空氣動力學——聲學風洞中心，賴晨光（左二）為學生講解氣動懸浮列車的示意模型。記者 謝智強 攝/視覺重慶
像高鐵一樣擁有“子彈頭”，像飛機一樣長著“翅膀”，時速可達500公裡……這種新型地面列車，或許在不久的將來就會出現在我們的生活中。
這種地面列車，名為氣動懸浮列車，由中日團隊合作研制。其中的中方參與者，就是重慶理工大學車輛工程學院賴晨光教授團隊。
盡管氣動懸浮列車“夢想照進現實”還有待時日，但基於這一項目開發的相關成果已經率先走出了實驗室，在現實中轉化應用、大顯身手。
在重慶理工大學汽車空氣動力學——聲學風洞中心，記者見到了氣動懸浮列車的示意模型。它的主體看上去跟高鐵相似，但多了兩對環形的“翅膀”和推進器。仿佛一按按鈕，它就會瞬間啟動，載著乘客起飛，直達目的地。
“這是我們和國外團隊聯合研發的氣動懸浮列車，它作為一種創新型地面交通運輸系統，利用了仿生學的原理，將地面效應應用到交通系統的開發中。”賴晨光介紹，它的設計靈感來源於一種名為信天翁的鳥。這種鳥在遷徙時，每進食一次能持續飛行1500公裡，具有驚人的“燃效比”。
賴晨光解釋，簡單地說，就是當鳥的翅膀在接近地面或者水面時，會產生升力急劇增加、阻力減小的現象，甚至不必扇動翅膀，就能夠支撐身體的重量飛行。離地面越近，升力就越大。
而氣動懸浮列車這一概念，最早由日本一位教授提出，第一代、第二代樣車試制及實車試驗已經在日本完成，並實現樣車的貼地懸浮飛行，驗証了項目的可行性。
2004年，賴晨光在吉林大學任教時就接觸並參與這一項目，並於2007年赴日本深度參與項目。2011年加入重慶理工大學后，他又組建團隊繼續開展國際合作研究。
“氣動懸浮列車行駛迅速安全，可以實現無人駕駛，結合了飛機和列車的優點，能獲得極大的燃效比。”賴晨光說，試驗驗証，其運載經濟效率為磁懸浮列車的6倍、高鐵的2.8倍、飛機的1.3倍，具有巨大的發展潛力。
“環形翼的設計構想是我們提出的，並進行了驗証，牛宝体育入口使列車的空氣動力性能得到大幅提高。”他表示，在相同佔地面積、軌道寬度的情況下，列車運輸效能提高了30%至40%。
在最初的設計中，氣動懸浮列車的車翼與飛機機翼相似，是一對尾端加裝了豎直小翼的水平翼。在試驗過程中，他們發現列車行駛時，車翼后方會產生不穩定氣流，使列車在行駛中的平穩性受到影響。
為此，中方團隊提出了環形翼的設計構想。“環形翼是在車身周圍形成一個框狀的翼結構。這個框的上下翼並不在同一垂直平面上，而是上翼稍微向車尾傾斜。”賴晨光說。
他解釋，大氣邊界層中最接近地表面部分的氣流運動狀態，被稱為近地面流場。由於受到多種因素影響，牛宝体育入口如風速、風向、溫度層結、地面粗糙度等，氣流運動狀態十分復雜。如何在復雜流動系統中對環形翼結構進行優化？在研究過程中，團隊遇到了不小的難題。
“為了尋找最優解，我們最初採用傳統的優化工具，卻發現效率很低。”賴晨光介紹，為此他們決定自主開發，從設計、採樣、仿真、優化到模型建構、數據挖掘等，並在國內首次提出將AI智能優化技術用於交通工具空氣動力學的開發中，在效率大幅提高的同時，數據精度進一步優化。
“這也算是‘意外收獲’。”賴晨光說，從本質上來講，它是一款通用的優化工具，雖是基於空氣動力學研究開發的，但它也可以用在輕量化、結構強度、成本控制等很多研究領域。
隨后，他們針對工具的適應性進一步開發，最終形成了具有自主知識產權的多目標智能優化工具箱Vaeopy。
氣動懸浮列車雖然沒有進入商業化運行，但賴晨光團隊的研究成果，已經在相關領域實現了轉化應用。
“比如，我們把智能優化工具箱應用到了汽車的空氣動力學研究中，圍繞企業的實際需求進行產品開發。”賴晨光說。
當前，在汽車空氣動力學開發過程中，整車廠面臨的最大一個問題就是車型開發效率的問題。由於汽車行業競爭日趨激烈，整車廠往往要求車型迭代速度快，對車型開發效率要求非常高。
“早一個月推出一款新車型，跟晚一個月相比，結果可能完全不一樣。”他坦言，採用智能優化工具箱，可以實現優化進度和效率的極大提升。
為此，項目團隊圍繞企業研發和生產需求，深入開展汽車空氣動力學性能開發與優化研究，主持完成了包括金康動力、東風小康、宗申、中車集團、嘉陵等企業多款車型和零部件的空氣動力學開發項目，與中國汽研聯合承擔了包括上汽、東風、廣汽、吉利、江鈴等汽車企業10余款車型的整車空氣動力學開發項目，在企業產品開發中發揮了重要作用。
值得一提的是，團隊還與部分車企達成了深度合作。“比亞迪專門成立了一個20多人的開發團隊，由我們的一名博士研究生牽頭，把智能優化工具箱集成到企業汽車空氣動力學開發流程中，並對整個開發體系進行了系統重構，實現了全流程自動化。”賴晨光表示。
除了空氣動力學開發，目前，團隊正在嘗試將智能優化工具箱應用於熱管理優化中，包括一些高功率芯片、控制器等，為其尋找最優的散熱途徑和散熱結構設計，讓智能優化工具箱在推動汽車行業發展中發揮更大的價值。目前，已有多家企業表示出強烈合作意願。（新重慶-重慶日報首席記者 張亦筑）
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