2025年10月,郑州,第16届中国大学生方程式汽车大赛现场。

倾盆大雨中,西安交通大学61号赛车XR25B在耐久赛道上高速飞驰。当赛车稳稳冲过终点线的那一刻,车队P房里爆发出压抑不住的欢呼——车队不仅成功完赛,更斩获全国三等奖,创下五年来的最佳战绩。

这份荣誉的背后,有一个名字与赛车的空气动力学套件紧紧绑定:建筑学专业学生杨馨裕,毅行方程式车队2025赛季空套组组长——也是该组唯一的成员。从接手时的“三大顽疾”,到雨战中零故障的稳定表现,他用扎实的专业功底和沉得住气的稳健作风,交出了一份堪称“教科书级”的工程答卷。

一个人扛住全流程:每一步都踩实了再往前走

在大多数高校方程式车队中,空气动力学套件组通常由3至5人组成,负责尾翼、前翼、扩散器等关键气动部件的设计、仿真与制造。而2025赛季的西安交大毅行车队,这个岗位只有杨馨裕一人。“本年度小组唯一成员,独立负责全组所有工作。”他在项目描述中写得平静,背后的分量却极重:从流体仿真到结构校核,从模具选材到部件铺层,再到最后的实车装配与调试,全部由他一人闭环完成。

2025年2月刚接手工作时,摆在面前的是上赛季遗留的三个“硬骨头”:尾翼刚度严重不足,高速工况下末端横向摆幅达约25厘米,气动稳定性堪忧且有断裂风险;新规强制要求水箱不得外露,侧箱必须重新设计以包裹水箱;侧扩散器木质骨架易吸湿、老化、开裂,气动型面难以稳定。任何一个问题漏判,都可能导致赛车卡在车检环节,甚至危及耐久赛完赛。

换作旁人或许会急于求成,杨馨裕却选择先把基础打牢:他没有立刻动手改零件,而是花两周时间梳理了过往三年的空套故障数据,把每一个隐患的成因、边界条件、失效后果列得清清楚楚,再逐个制定解决方案。“工程容不得侥幸,每一步都得有依据。”他说。

专业突破:把仿真做到极致,用数据支撑决策

杨馨裕的专业能力,首先体现在“把专业工具用到实处”的扎实功底上。针对侧箱优化需求,他独立操作STAR-CCM+软件,采用k-omega SST湍流模型,划分345万非结构化网格开展外流场分析——这个网格精度,在同级别学生项目中已属上游。在满足新规隐藏水箱的前提下,他前后迭代了17版侧箱型面,最终将整车空气动力学阻力系数与迎风面积乘积(CdA值)精准控制在1.11,既满足了气动性能要求,又兼顾了散热效率。

尾翼颤振问题的解决,更见他对力学知识的融会贯通。他没有直接照搬往届的拉索加固方案,而是通过力学仿真校核,精准计算出不同工况下的气动载荷分布,最终在原有拉索方案基础上,创新性地增加3mm厚碳纤维板进行局部补强。在约80N横向气动载荷的模拟工况下,“拉索张力+碳板补强”的组合方案,把尾翼末端摆幅从25厘米锐减至3厘米,可靠性提升了一个量级。

就连最容易被忽视的侧扩散器改造,他也做得一丝不苟:将原面积约0.3㎡、厚度2mm的木质结构替换为同厚度的实心碳纤维板,利用碳纤维高弹性模量的特性,把抗冲击刚度和抗扭性能提升了近40%,彻底解决了木质结构易开裂、变形的隐患。“不是换了材料就行,我还做了模态分析,确保它在赛道颠簸下的固有频率避开了赛车的振动区间。”杨馨裕说。

自主创新:在有限条件下蹚出最优解

车队预算有限,外部CNC加工铝模周期长、成本高,这是所有学生车队都要面对的现实难题。杨馨裕没有坐等资源到位,而是主动探索低成本工艺路径:他查阅了近20篇复合材料成型论文,最终选定PETG-CF(碳纤维增强PETG)3D打印材料制作曲面模具——这种材料低收缩率、高热变形温度的特性,刚好匹配碳纤维湿法手糊的工艺要求。

从模具建模、参数调试到打印成型,他全程自主完成,随后结合碳纤维布湿法手糊和真空袋抽真空固化工艺,成功做出了高曲率的侧箱和侧扩散器部件。这套“3D打印模具+湿法手糊”的创新方案,成本仅为传统CNC模具的1/5,制作周期缩短了60%,让车队在有限预算内快速完成了空套套件的试制,彻底摆脱了对外购高价模具的依赖。更难得的是,他还在试制过程中记录了12组工艺参数,为后续车队的空套制造留下了可复用的技术手册。

雨战完赛:稳健作风的最终验证

2025年10月8日,郑州赛场。经过连续数日的静态车检、动态练习和技术调试,XR25B赛车顺利通过全部车检项目,获得动态赛参赛资格。

10月12日,耐久赛在雨中打响。作为赛事最高标准的考察项目,耐久赛是对赛车可靠性、动力系统、气动稳定性的综合大考。杨馨裕设计的空气动力学套件在这一刻接受了最严苛的检验:尾翼横摆几乎消失,扩散器在连续震动下未出现任何开裂,赛车在湿滑赛道上的气动稳定性表现优异,全程没有出现任何气动相关故障。

最终,XR25B成功冲线,顺利完赛。这是西安交大毅行方程式车队自2020年后的首次完赛,也是五年来的最佳战绩——全国三等奖。

在完成所有物理零件的制造后,杨馨裕还单独编制了一套完整的空气动力学套件BOM表,小到每一克胶水的用量、每一个螺栓的规格都标注得清清楚楚,移交队长进行全车总BOM汇总,保障了赛车装配和成本报告的完整闭环。“做事就要有始有终,不留尾巴。”他说。

从一个跨专业的建筑学学生,到一个人扛起整支车队的空气动力学研发,再到全国三等奖,杨馨裕的故事,恰恰印证了中国大学生方程式赛事“从零开始、自主设计”的内核——比奖项更珍贵的,是这份不浮躁、肯钻研、敢创新的稳健底色。（蒋文娟）

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