从虚拟仿真到飞驰现实：探秘“亚洲第一”驾驶模拟器背后的汽车创新力量｜走进全国重点实验室④

封面新闻记者 赵紫萱 闫雯雯 彭雨田

走进全国重点实验室

在北国春城长春，吉林大学校园内，一台曾被誉为“亚洲第一”的大型驾驶模拟器正持续运行。作为我国首批利用世界银行贷款建设的全国重点实验室之一，汽车底盘集成与仿生全国重点实验室见证了我国汽车工业从技术引进到自主创新的关键跨越。近日，记者走进实验室，探寻这台“国之重器”如何推动中国汽车研发从虚拟仿真走向现实突破。

汽车底盘集成与仿生全国重点实验室

Part.1

从“动态模拟”到“底盘仿生”：

一部伴随汽车工业成长的创新史

走进实验室，一个巨大的球形装置——大型驾驶模拟器格外引人注目。这台设备的历史可追溯至上世纪90年代。实验室主任高镇海教授介绍，在实验室创始人郭孔辉院士与管欣教授的共同努力下，1993年，实验室获世界银行贷款2500万元投资，研制驾驶模拟器。1996年，在“整体系统自行设计与集成，关键部件国外引进，一般部件国内配套、软件自行开发”的总体技术路线指导下，成功研制了我国首台驾驶模拟器。1996年12月，模拟器以“世界先进、亚洲第一”的评价通过国家验收，正式对外开放。

“当时的目标就是要突破汽车研发核心工具的自主权。”高镇海教授回忆。这台大型驾驶模拟器，集成了高精度车辆动力学模型、360度虚拟场景和六自由度运动平台，构建了“人-车-路”闭环的虚拟研发环境。

1996年，在“整体系统自行设计与集成，关键部件国外引进，一般部件国内配套、软件自行开发”的总体技术路线指导下，成功研制了我国首台驾驶模拟器。

随着汽车产业的技术发展，实验室的名称与使命也在演进。2010年，实验室更名为“汽车仿真与控制国家重点实验室”；2022年，响应国家科技体系重组战略，实验室再次更名为“汽车底盘集成与仿生全国重点实验室”。

实验室主任高镇海教授说：“这不是简单的更名，这意味着我们从过去相对宽泛的研究，聚焦到汽车最核心的‘底盘’系统上，并探索一条源于自然智慧的原创性设计道路。”实验室的三次更名，折射出我国汽车工业从技术跟随到自主创新的发展轨迹。

记者了解到，经过多年研究发展，实验室在国内率先开创了地面力学、汽车系统动力学、轮胎动力学、操纵动力学、工程仿生学、驾驶员行为动力学及人-车-路闭环系统研究，引领国际汽车集成与仿生前沿科技发展；在新型车用变速器开发、轻量化设计等领域取得了一批高水平研究成果，自主集成开发了汽车仿真设计软件与重大测试装备，并在全行业得到广泛应用；亚洲首创了开发型汽车驾驶性能模拟器，国际首创乘/商车辆通用悬架运动学和弹性运动学特性试验台；研制了中国第一个仿生步行轮，建设了亚洲最大的星壤模拟测试基地。

我国首台驾驶模拟器内部情况

Part.2

“极致虚拟”赋能现实：

仿真系统如何重塑汽车研发范式

实验室的核心利器——大型驾驶模拟器，早已超越“模拟驾驶”的简单范畴，构建了一套完整的“虚拟汽车工程体系”。

技术变革层面，该系统实现了从物理样车到数字孪生的跨越。工程师可以在高保真虚拟环境中，对车辆动力学、操控稳定性、平顺性等进行实时仿真与调校。过去依赖经验与反复试错的底盘开发，如今转变为基于模型的精准设计与预测。“我们构建了涵盖车辆、轮胎、路面甚至驾驶员的完整数字化模型，”实验室博士、高级工程师段春光介绍，“这意味着在实物制造之前，车辆的性能边界已被充分探索。”

实际应用价值尤为显著。对于传统汽车，模拟器将底盘调校周期从过去的数月缩短至数小时。更关键的是，它为智能网联汽车提供了不可替代的测试场。自动驾驶算法可以在模拟器中安全地经历数百万公里的极端场景测试——暴雨、冰雪、突发障碍、复杂交通流——这些在真实世界中或难以复现，或高风险的情况，在虚拟世界中得以高效、低成本地反复验证。国内多家头部车企的驾驶系统，其早期算法验证与迭代都受益于此平台。

如今实验室设计的驾驶模拟器

Part.3

“师法自然”攻坚克难：

仿生学如何破解未来汽车工程瓶颈

如果说虚拟仿真是“加速器”，那么仿生创新则是面向未来的“原创引擎”。实验室将目光投向亿万年自然进化的智慧，用以解决新能源汽车与智能底盘领域的一系列现实难题。

当前攻关的技术映射现实难题之一，就是新能源汽车的热管理瓶颈。电池、电机、电控系统的高效散热直接关乎安全、性能与寿命。

未来应用价值与突破方向正源于对这些难题的仿生解读。实验室教授张成春介绍，例如“鱼鳃”设计散热器翅片，可提高散热器的换热能力。基于低噪声飞行鸮类翅翼结构设计散热风扇仿生叶片，能够在叶型优化设计基础上，进一步有效降低风扇的气动噪声。再比如“血管网络”式电池冷板，便是借鉴人体血液循环系统的分布均匀性与自适应调节能力，开发出能智能调节冷却液流量分配的电池直冷板，确保电池冷板温度一致性提高，降低热失控的风险。

“仿生不是简单的形态模仿，”高镇海教授阐述道，“我们通过微观CT、流场测速等手段，探究的是生物系统背后的物理原理与数学规律，并将这些规律转化为工程化的设计准则与软件工具。”这种深层次的原理迁移，正推动实验室从技术应用走向基础理论输出，形成可持续的创新能力。

Part.4

培养专业人才，驶向技术“无人区”：

为产业未来蓄能

人才培养是实验室的另一项重要使命。作为汽车工业人才的培养基地，这里已培养硕士研究生4000余人、博士研究生800余人，许多人已成为产业中坚力量。

“我们与行业共建人才培养平台，为企业定制化培养专业人才，”实验室主任高镇海教授介绍，“从核心技术研发到产业政策研究，我们的毕业生在多维度服务产业发展。”

面向智能网联与新能源汽车的发展趋势，实验室正在规划新的研究方向。“未来汽车将是一个绿色可持续的移动智能空间。我们的研究重点之一，是将底盘控制与智能驾驶深度融合，探索新一代汽车设计范式。”

“在新能源汽车和智能网联汽车领域，我国已经走在世界前列，”高镇海教授表示，“面对前方的技术‘无人区’，我们必须开展更多原创性探索。实验室的目标，就是要为汽车产业提供源于自主创新的解决方案。”

从三十多年前打造“亚洲第一”模拟器，到今天聚焦底盘集成与仿生学，这个实验室的发展历程，是我国汽车核心技术自主创新的一个缩影。在这里，虚拟仿真加速着现实技术的进步，自然智慧启迪着工程创新，一代代科研人员的接力，正推动着中国汽车工业向更高水平迈进。

特别鸣谢：比亚迪为本次新闻报道提供采访用车。