航天科技赋能滑雪头盔 防护性能高出欧洲标准20%

近日，大连理工大学宣布，在国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项的支持下，借助大火箭“胖五”的外壳制造技术，经过一年多时间努力，研发出一款高性能滑雪头盔，并投入我国雪上空中技巧项目的训练使用。

该头盔只有700克重，在厚度和重量无显著增加的前提下，防护性能比欧洲标准高出至少20%，目前已经通过欧洲滑雪头盔安全标准测试。

大连理工大学运载工程与力学学部教授郝鹏，表示：“我们运用了曲线加筋变刚度的设计。大家可以看到这个外壳的内侧有大量的曲线加筋布局设计。加筋可以很好地改善头盔受到冲击载荷以后的传力路径，这样就使得头盔抗冲击效率更高，对我们运动员就形成了一个很好的保护。”

这项航天薄壁结构设计黑科技，来源于大连理工大学“结构强度与轻量化设计国防科技创新”团队十几年的技术积累。此前，他们利用这项技术为长征五号运载火箭“胖五”减重1145公斤。这次用航天科技助力冬奥，头盔外壳和火箭中常见的曲面壁板类似，都要做到“四两拨千斤”的效果。但不一样的是，头盔颠覆了火箭在规则圆柱面上直线加筋的设计，有了异形曲面新的技术突破。

郝鹏教授表示，每一根曲筋都会带来七个设计变量，而一组可能包含数十根曲筋。怎么去布局它，它的宽度是多少，截面是多少，都需要做到一个极致的优化。我们做了变量凝聚等等技术突破，应该说，这是在优化算法层次上的一些突破。

在头盔材料方面，科研团队在大量测试后，使用碳纤维、玻璃纤维、弹性体三种成分合成的新材料，在维持冲击韧度不变的情况下，能让头盔的刚度提高4倍、拉伸强度提高3倍。此外，考虑到亚洲人的头型“偏圆”，研究团队还搜集了大量我国国家队队员的头围数据，开展定制化的设计，提高了中国运动员长时间佩戴的舒适度。目前，该头盔已经用于保障我国雪上空中技巧专业队的训练。

大连理工大学运载工程与力学学部教授李晓杰补充说，“我们开展了两个优势项目，即雪上空中技巧和U型场地项目，在今年的冬季奥运会上要担任3到4枚的冲击金牌的任务。把力学概念整体用在了体育运动上，对我们学校来讲也是头一次。自主创新、科技冬奥是未来一个非常好的探索方向。

郝鹏教授表示，这样一个攻关经历也会给我们航天装备的研发带来一些新的启示，我们也希望将来把这项技术再用回到航天装备。