零下40度，非常适合“体检”｜国家工业密码·未来篇

小新说

“十四五”圆满收官、“十五五”扬帆起航之际，由中央网信办网络传播局、国务院国资委宣传工作局指导，国务院国资委新闻中心主办的《国家工业密码·未来篇》网络互动传播活动正式启动。小新联合中国科协创新战略研究院、总台科晚、总台《创新进行时》栏目、中国移动咪咕、国家电网英大传媒、机械工业出版社、《人民画报》杂志、《美术》杂志、星球研究所、混知等伙伴共创，以宏观的产业视角、微观的技术视角，生动呈现中央企业在科技创新前沿取得的重大突破，在加快发展新质生产力、建设现代化产业体系进程中的硬核力量，带您读懂中国工业的创新密码。今天为您带来《零下40度，非常适合“体检”》，一起带您走进极寒测试。

春拂大地，冰雪渐融，

崭新的时节已然启程。

当我们准备好迎接春日的温暖时，

祖国大地上，

仍有许多地方处于冰天雪地中之中。

不久前，

在零下40摄氏度的

内蒙古呼伦贝尔海拉尔机场，

一架C919大型客机静卧于跑道，

机身凝结的霜花

在阳光下闪烁着冷冽的光芒。

这不是普通的停驻，

而是一场无声的“极限答辩”——

高寒专项试飞正在进行。

彼时，千里之外的黑龙江漠河、

新疆阿勒泰、贵州梅花山，

一场覆盖交通、能源、通信、制造等

多领域的极端环境测试季也在全面展开。

从国之重器到民生装备，

他们进行了一场严峻的

“寒冰淬炼”。

今天，趁着暖意渐浓，

小新和大家聊一聊

极寒测试的“温暖”故事。

极寒环境，有何特别？

常开电车的朋友们都知道，

冬天电车总是耗电很快。

那是因为锂离子电池

在低温下内阻增大，活性降低，

电动汽车的续航里程可能衰减30%~50%；

传统燃油系统

同样面临柴油凝固、

机油泵送困难等问题。

没错，在极寒环境中，

我们往往需要面对一连串的考验——

低冷的气温、刺骨的寒风、

厚重的积雪、冻雨，

以及悄然凝结的覆冰。

这些因素交织在一起，

使得很多设备的运行变得格外艰难：

摄像头镜头容易起雾结霜，

视线变得模糊；

激光雷达在飞雪与浓雾中散射加剧，

探测能力大打折扣；

毫米波雷达表面若被冰层覆盖，

信号便受到干扰；

就连精密的电子元器件

也会出现性能漂移，

导致控制系统精度悄然下降。

当温度骤降至零下30℃、40℃

乃至更低时，

许多在常温下隐而不显的材料特性、

系统短板和设计缺陷将被无限放大。

例如，金属材料会发生冷脆现象，

韧性急剧下降；

高分子材料会硬化变脆，

密封件失效风险大增；

特种润滑油黏度剧增，

导致机械传动系统阻力上升、

响应迟滞……

极寒环境，

对材料性能、装备应用等各方面

提出了多维度的综合挑战。

正因如此，

极寒环境被工程师们称为

“最严苛的天然实验室”，

也正因为如此，

许多产品正式“上岗”前，

都需要在这样的“天然冰柜”中

模拟真实严苛场景进行测试，

对产品性能进行系统性验证，

以确保其在寒冷条件下的

可靠性、安全性和稳定性。‌

工业体系的“极寒大考”

01

极寒测试的核心应用领域，

就是与大众生活息息相关的

汽车、电池、电子设备等。

汽车央企开展寒区试验，

距今已有超过50年的历史，

其极寒测试体系最为系统和完善，

覆盖了从零部件到整车的全链条验证。

您是否感觉，

一到冬天，

家里的新能源汽车

就需要更频繁地充电了？

其实新能源汽车的冬季续航焦虑，

本质是热管理技术的挑战。

进入新能源时代，

为攻克极寒下新能源汽车的“续航焦虑”，

近期，东风公司在漠河

投入了超过200台新车，

开展了30多个测试项目，

他们将下一代固态电池技术原型

置于零下40℃环境中，

测试其电解质在超低温下的

离子电导率和界面稳定性，

尝试寻找解决电池低温衰减的根本路径。

同样面对电池难题，

中国长安汽车的工程师们

通过高频交变电流

使电池内部产生热量，

验证电池脉冲加热技术，

将低温充电前的电池升温效率提升30%，

有效缓解了“掉电快、充电慢”的痛点。

车辆在冬季冰雪路面上极易打滑，

其本质是轮胎与路面间的

附着力（抓地力）急剧下降。

当路面被冰雪覆盖时，

轮胎失去了与粗糙沥青之间的

有效啮合，

就像穿着普通鞋在冰面上行走一样，

极易失稳。

近期，中国一汽红旗

聚焦于-40℃的冰雪路面操控性开展测试。

在模拟单侧轮胎压上冰面的

“对开路面”起步测试中，

系统能在100毫秒内识别打滑，

并将70%的驱动扭矩

瞬时分配至有附着力的车轮，

对车辆在极端低温

与低附着力路况下的极限性能

进行了全面验证。

不只是汽车的核心部件，

整车层面的集成与测试

才是对车辆可靠性

最为系统性的考验。

极寒环境是智能驾驶系统

可靠性的“试金石”。

一汽解放针对商用车进行的

寒区智能驾驶标定，

还包括了在积雪高速公路上的

自动编队行驶测试，

探索物流效率提升与安全保障的

双重目标。

即便在电动化、智能化时代，

基础机械可靠性仍是根本。

一汽丰田在牙克石进行的极寒测试中，

车辆经历24小时零下28℃的

“深度冷浸”后，

工程师要验证的不仅是能否启动，

还有车门锁机构、雨刮器连杆、

车窗升降器等看似简单部件

是否因材料收缩而卡滞，

密封胶条是否因低温硬化而失效。

这些细节直接关乎用户体验与安全。

02

一场成功的极寒测试，

远不止是将产品运到寒冷地区那么简单。

其背后是一整套基础设施、

技术服务和保障体系的协同作战。

在新疆阿勒泰萨尔阔布越野滑雪场，

冬季极端气温可达零下40多度。

中国电信的保障团队

在这里为多家车企的极寒测试

提供全天候通信支持。

常规通信设备在如此低温下，

电池性能骤降，电子元件可能失灵，

光缆涂层变脆。

但是，这不足为惧！

中国电信为关键设备加装主动保温套件，

采用耐寒特种光缆，

在网络侧部署智能监控系统

实时感知链路状态并动态调整。

最终实现了测试期间

上千台测试车辆TB级数据

实时回传零丢失、远程诊断

与控制零中断。

这不仅保障了测试，

其积累的极寒通信方案

也可直接应用于高寒地区的应急指挥、

远程医疗等民生领域。

当前，

极寒测试对现代工业的重要性日益凸显，

已从研发的可选项，

变为确保产品安全与竞争力的必选项。

一个可重复、可度量、可比对的

极寒测试标准化环境显得格外重要。

在黑龙江，

由中交一公局集团投资建设的

红河谷四季低温汽车试验场，

是全球规模最大的

综合性寒区测试基地之一。

其核心设施包括

可精确模拟零下25℃至零下45℃的

室内环境仓，

以及总长超过50公里、

包含20多种不同附着系数路面的

室外测试道路。

2024—2025测试季，

这里接待了147家车企

超过4000台次的试验车辆。

场地背后的技术团队，

不仅要维护设施，

更要精通“冰雪之道”——

如何通过精确洒水与控温，

在户外制造出摩擦系数稳定

在0.1（类似压实雪面）的均质冰面；

如何模拟出北方常见的“冰棱”与“黑冰”

混合的危险路况。

这些“环境工匠”的技能，

本身已成为宝贵的技术资产。

同样，在呼伦贝尔的诺干湖畔，

由中国中铁四局承建的

广汽集团寒区试验基地，

则是专业湖面冰雪测试场的典范。

该基地在天然湖面上打造了

包含冰面高速环道、

冰雪动态广场等在内的

28种特种测试路面。

其核心技术在于

通过精准的“冰层监测与精修”，

实现对冰面摩擦系数的严格控制，

从而能够精细化验证车辆

在极寒下的操控极限与电子稳定系统（ESP）效能。

这类专业场地的建设，

为车企提供了可重复、

可量化的极端工况，

是行业技术迭代不可或缺的基石。

除了测试，

在极寒中生活、

工作都需要稳定强大的电力与热力供应。

在贵州海拔2500米的梅花山，

南方电网防冰减灾重点实验室

肩负双重使命：

一方面，

其研究的导线覆冰机理与融冰技术，

保障着整个西南地区电网

在凝冻天气下的安全，

间接支撑了区域内各类经济活动；

另一方面，

实验室自身就是极寒测试的重要平台，

为众多电力设备供应商提供

真实的冻雨环境测试服务。

这种“就地取材、服务全局”的模式，

体现了国家级测试设施的综合效益。

03

随着现代工业的发展与国家战略

向深远空、极寒地等极端环境拓展，

极寒测试的应用范围，

早已超越民用汽车，

延伸至国民经济与国防建设的

多个关键领域。

国家电网在漠河与根河建立的

极寒研究体系，

是对特高压电网“耐寒体质”的

系统性改造。

在漠河基地，

针对500千伏变压器、

电抗器等关键设备，

科研人员开展了37项专项研究。

例如，

“低温环境下线圈类设备介电特性

及现场检测关键技术研究”，

揭示了绝缘油纸在极寒下

介电参数的变化规律，

并研制出专用检测仪器，

将诊断准确性从不足70%

提升至95%以上。

在根河野外站（历史最低温零下58℃），

各类绝缘子、光缆、

密封材料长期暴露于自然环境中，

积累的数十万条性能衰减数据，

为下一代更高电压等级、

更恶劣环境适用的电网设备

选型与寿命预测

提供了不可替代的实证依据。

相关成果已支撑制定

2项国际标准与10余项行业标准。

在新能源领域，

光伏电站同样需要经受严寒考验。

2020—2025年间，

国机集团旗下中国电器科学研究院的

工业产品环境适应性全国重点实验室，

在内蒙古海拉尔联合多家龙头光伏企业，

建立了极寒户外实证平台。

该平台对异质结（HJT）、TOPcon、

PERC等多种先进光伏组件

进行长期监测，

重点研究极寒、强雪、

大风条件下，光伏玻璃、

密封材料、接线盒等关键部件的

性能衰减规律与机械强度变化。

通过积累组件温度、

发电量等20余项关键数据，

为光伏产品在高寒地区的

可靠性设计、选型与寿命预测

提供了至关重要的实证依据，

助力我国光伏产业

开拓广阔的北方及高纬度市场。

在呼伦贝尔伊敏露天矿，

中国华能的“华能睿驰”

百台级无人电动矿卡编队

正在零下40℃的环境中持续作业。

项目攻克了三重技术难关：

低温自适应热管理系统

通过电池包内部加热与保温设计，

将低温可用容量保持率提升至85%以上；

多传感器融合感知系统结合激光雷达、

毫米波雷达与视觉，

在矿区常见的扬雪、

尘土环境中实现了

稳定可靠的障碍物识别；

基于5GA与云计算的智能调度系统，

实现了百台90吨级矿卡的

协同路径规划与高效换电，

整体运输效率

较传统柴油车队提升超过25%，

年替代柴油约1.5万吨，

减少二氧化碳排放4.8万吨。

这不仅是技术验证，

更是为全球高寒矿区提供了一条无人化、

零碳化运营的可行路径。

所有工程应用的边界突破，

最终依赖于材料科学的进步。

中国钢研科技集团自主研发的

4.2K（零下268.95℃）极低温力学性能测试平台，

将材料测试的温度下限
推向物理极限。

这个平台的核心价值在于，

为国际热核聚变实验堆（ITER）所需的超导磁体、

深空探测器所用的特种合金、

液化天然气储运设施的关键材料，

提供了在逼近绝对零度条件下的

拉伸强度、断裂韧性、疲劳寿命等

关键性能数据。

这些数据是理论计算无法替代的，

直接关系到重大工程的安全性与经济性。

为攻克高寒冻土区高铁站房的建设难题，

中铁建设为哈伊高铁研发了一套

创新的装配式雨棚方案。

其核心在于，

采用特制的防冻材料预制造构件，

并通过“-30℃低温养护”

提前完成抗冻考验；

优化结构设计，

使极限承载力提升8%，

以抵御冻胀与风雪；

最终依托 “工厂预制+现场拼装” 模式，

将现场施工简化为高效、

精准的拼接作业，

从而实现安装效率提升3倍 、

工期节省约30%的显著成效。

极寒测试的维度不仅限于地面。

在黑龙江的严寒中，

中国融通集团第六十研究所的

某型无人直升机系统

成功完成了寒区试验。

测试验证了其在极低温度下

整机电子设备的启动可靠性、

发动机的低温起动性能

以及实际飞行的稳定性。

这项测试确保了此类无人装备

在边防巡逻、高寒地区应急救援

与测绘等关键时刻

能够“拉得出、用得上”，

为低空经济向高纬度地区拓展

积累了宝贵数据。

在国防与航空航天领域，

极寒测试关乎任务成败与生命安全。

作为我国纬度最高的寒区环境试验站，

兵器工业集团西南技术工程研究所漠河试验站，

三十余年来为超过60家单位的重大装备

提供了环境适应性评价服务。

其工作方法科学而严谨：

通过长期自然环境暴露

获取材料性能的“自然老化”数据；

同时，在实验室内建立

低温—振动—湿热—盐雾等

多因素耦合的加速试验模型，

模拟装备在寒区多年服役

可能面临的综合应力。

这种“自然暴露与实验室加速相结合”的方法论，

极大地提高了装备环境适应性验证的

效率与可信度，

为国产装备走向任何极端环境

奠定了基础。

极寒测试的意义，

并非简单的“测过就行”。

从技术层面看，

在极寒环境中攻克的技术难题，

往往具有普适性价值。

例如，

为电动汽车研发的电池智能热管理算法，

经优化后可应用于

储能电站的冬季效能提升；

为无人矿卡开发的

多传感器融合感知方案，

对港口、物流园的无人化改造

具有借鉴意义。

更重要的是，通过系统性的极寒测试，

中国正在从国际标准的跟随者，

转变为相关领域标准的共同制定者

乃至引领者。

从行业层面来看，

极寒测试的价值链

正在不断延伸，

从单纯的“成本中心”

演变为驱动创新的“价值源泉”，

并催生出独特的“寒冷气候产业生态”。

以黑龙江红河谷、

呼伦贝尔诺干湖等为代表的

专业化寒区测试基地，

已形成可观的产业集群。

它们不仅服务于国内车企，

也吸引了众多国际品牌。

测试服务涵盖了车辆租赁、

驾驶员支持、数据采集分析、

本地化改装调试等全链条，

为当地创造了大量

高技术季节性就业岗位。

据测算，红河谷试验场全面投运后，

预计每年可直接或间接带动

当地第三产业增加值约6亿元。

更长远地看，

测试活动积累的极寒环境数据、

工程解决方案、

以及培养出的专业人才队伍，

正是为未来场景所做的预研和准备。

它使中国在参与极地治理、

开发空间资源时，

具备更强的自主保障能力和技术话语权。

从C919客机在呼伦贝尔的沉稳“应考”，

到无人矿卡在雪原的自主穿梭；

从特高压电网在酷寒中的稳定运行，

到科研人员

在逼近绝对零度实验室里的执着探索……

这幅横跨中国北疆的“极寒测试全景图”，

展现的远不止是单项技术的突破，

更是一个国家工业体系走向成熟、

追求卓越的系统性演进。

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责任编辑丨陈婷 葛瑞蒂

校对丨李虹萦 陈伊南

执行主编丨刘海草 张灏然