从试验场“侧滑警报”到数字孪生“心脏部件”——UniTire统一轮胎模型加速自主仿真能力跃升

问题——轮胎模型成整车研发闭环瓶颈 轮胎作为车辆与地面接触的唯一部件,其力学特性直接影响制动、转向、稳定性和舒适性等关键性能。国内道路环境多样,车辆应用场景复杂,导致产品性能差异显著,给整车动力学分析和控制策略验证带来挑战。尤其高速、湿滑、冰雪等极端工况下,传统试验方法成本高、周期长,而仿真模型若精度不足,将导致研发过程难以形成可复现、可优化的数据闭环,"试验多、迭代慢、风险高"的问题更加突出。 原因——工况复杂化加剧传统方法压力 行业面临三重挑战:一是工况跨度大,从低速操控到高速稳定,从干燥路面到湿滑冰雪,轮胎力学呈现强非线性;二是研发周期缩短,整车开发正从样机试错转向仿真驱动,模型需兼顾精度与效率;三是应用需求升级,智能化和电动化要求控制策略依赖更高精度的轮胎模型,若模型参数复杂、标定成本高,将推高研发门槛。这些因素使得"高精度、低成本、强泛化"的轮胎建模成为整车研发的关键基础能力。 影响——"数字轮胎"升级为虚拟样机核心 在数字化研发加速推进的背景下,轮胎模型已从辅助工具转变为关键基础。高精度模型不仅关乎整车性能预测,更影响主动安全、底盘控制和自动驾驶等系统对极限工况的评估。以虚拟样机为例,准确的轮胎模型可模拟打滑、附着变化等现象,帮助工程师在计算机上完成多工况筛选和方案对比,提前识别风险,减少实车试验次数,缩短开发周期。这个技术思路同样适用于航空、轨道交通等领域的接触界面建模。 对策——"少参数、高精度"提升实用性 针对这些挑战,我国科研团队开发了"统一轮胎模型"(UniTire)体系。该模型以较少参数实现全工况预测,明显提高计算效率:一上通过统一框架简化标定流程,另一方面增强对冰雪、湿滑等极端条件的覆盖能力,使仿真不再局限于常规路面。研究团队建立了持续攻关机制,推动模型从研究工具发展为工程平台,与整车仿真、控制算法验证等环节协同,提升行业整体效率。 前景——拓展应用领域,夯实仿真基础 未来随着数字孪生和虚拟测试需求增长,轮胎模型的标准化和可验证性将更加重要。UniTire的持续迭代有望三个上创造价值:一是扩展车型和场景覆盖,为智能底盘等系统提供更可靠的输入;二是优化"试验-仿真-再试验"闭环流程;三是在航空等领域形成可复用的接触力学建模能力,推动高端装备研发从经验驱动转向模型驱动。随着工程化落地,"数字轮胎"将与整车数字平台深度融合,成为我国制造业升级的重要支撑。

UniTire的研发历程展现了中国科研人员"十年磨一剑"的坚持。这项自主创新技术不仅改变了国际轮胎建模领域格局,更为全球汽车工业数字化转型提供了新动力。实践再次证明,只有坚持自主创新,才能在关键领域掌握发展主动权。