零下40度，非常適合“體檢”｜國家工業密碼·未來篇

小新說

“十四五”圓滿收官、“十五五”揚帆起航之際，由中央網信辦網絡傳播局、國務院國資委宣傳工作局指導，國務院國資委新聞中心主辦的《國家工業密碼·未來篇》網絡互動傳播活動正式啟動。小新聯合中國科協創新戰略研究院、總臺科晚、總臺《創新進行時》欄目、中國移動咪咕、國家電網英大傳媒、機械工業出版社、《人民畫報》雜志、《美術》雜志、星球研究所、混知等伙伴共創，以宏觀的產業視角、微觀的技術視角，生動呈現中央企業在科技創新前沿取得的重大突破，在加快發展新質生產力、建設現代化產業體系進程中的硬核力量，帶您讀懂中國工業的創新密碼。今天為您帶來《零下40度，非常適合“體檢”》，一起帶您走進極寒測試。

春拂大地，冰雪漸融，

嶄新的時節已然啟程。

當我們準備好迎接春日的溫暖時，

祖國大地上，

仍有許多地方處于冰天雪地中之中。

不久前，

在零下40攝氏度的

內蒙古呼倫貝爾海拉爾機場，

一架C919大型客機靜臥于跑道，

機身凝結的霜花

在陽光下閃爍著冷冽的光芒。

這不是普通的停駐，

而是一場無聲的“極限答辯”——

高寒專項試飛正在進行。

彼時，千里之外的黑龍江漠河、

新疆阿勒泰、貴州梅花山，

一場覆蓋交通、能源、通信、制造等

多領域的極端環境測試季也在全面展開。

從國之重器到民生裝備，

他們進行了一場嚴峻的

“寒冰淬煉”。

今天，趁著暖意漸濃，

小新和大家聊一聊

極寒測試的“溫暖”故事。

極寒環境，有何特別？

常開電車的朋友們都知道，

冬天電車總是耗電很快。

那是因為鋰離子電池

在低溫下內阻增大，活性降低，

電動汽車的續航里程可能衰減30%~50%；

傳統燃油系統

同樣面臨柴油凝固、

機油泵送困難等問題。

沒錯，在極寒環境中，

我們往往需要面對一連串的考驗——

低冷的氣溫、刺骨的寒風、

厚重的積雪、凍雨，

以及悄然凝結的覆冰。

這些因素交織在一起，

使得很多設備的運行變得格外艱難：

攝像頭鏡頭容易起霧結霜，

視線變得模糊；

激光雷達在飛雪與濃霧中散射加劇，

探測能力大打折扣；

毫米波雷達表面若被冰層覆蓋，

信號便受到干擾；

就連精密的電子元器件

也會出現性能漂移，

導致控制系統精度悄然下降。

當溫度驟降至零下30℃、40℃

乃至更低時，

許多在常溫下隱而不顯的材料特性、

系統短板和設計缺陷將被無限放大。

例如，金屬材料會發生冷脆現象，

韌性急劇下降；

高分子材料會硬化變脆，

密封件失效風險大增；

特種潤滑油黏度劇增，

導致機械傳動系統阻力上升、

響應遲滯……

極寒環境，

對材料性能、裝備應用等各方面

提出了多維度的綜合挑戰。

正因如此，

極寒環境被工程師們稱為

“最嚴苛的天然實驗室”，

也正因為如此，

許多產品正式“上崗”前，

都需要在這樣的“天然冰柜”中

模擬真實嚴苛場景進行測試，

對產品性能進行系統性驗證，

以確保其在寒冷條件下的

可靠性、安全性和穩定性。?

工業體系的“極寒大考”

01

極寒測試的核心應用領域，

就是與大眾生活息息相關的

汽車、電池、電子設備等。

汽車央企開展寒區試驗，

距今已有超過50年的歷史，

其極寒測試體系最為系統和完善，

覆蓋了從零部件到整車的全鏈條驗證。

您是否感覺，

一到冬天，

家里的新能源汽車

就需要更頻繁地充電了？

其實新能源汽車的冬季續航焦慮，

本質是熱管理技術的挑戰。

進入新能源時代，

為攻克極寒下新能源汽車的“續航焦慮”，

近期，東風公司在漠河

投入了超過200臺新車，

開展了30多個測試項目，

他們將下一代固態電池技術原型

置于零下40℃環境中，

測試其電解質在超低溫下的

離子電導率和界面穩定性，

嘗試尋找解決電池低溫衰減的根本路徑。

同樣面對電池難題，

中國長安汽車的工程師們

通過高頻交變電流

使電池內部產生熱量，

驗證電池脈沖加熱技術，

將低溫充電前的電池升溫效率提升30%，

有效緩解了“掉電快、充電慢”的痛點。

車輛在冬季冰雪路面上極易打滑，

其本質是輪胎與路面間的

附著力（抓地力）急劇下降。

當路面被冰雪覆蓋時，

輪胎失去了與粗糙瀝青之間的

有效嚙合，

就像穿著普通鞋在冰面上行走一樣，

極易失穩。

近期，中國一汽紅旗

聚焦于-40℃的冰雪路面操控性開展測試。

在模擬單側輪胎壓上冰面的

“對開路面”起步測試中，

系統能在100毫秒內識別打滑，

并將70%的驅動扭矩

瞬時分配至有附著力的車輪，

對車輛在極端低溫

與低附著力路況下的極限性能

進行了全面驗證。

不只是汽車的核心部件，

整車層面的集成與測試

才是對車輛可靠性

最為系統性的考驗。

極寒環境是智能駕駛系統

可靠性的“試金石”。

一汽解放針對商用車進行的

寒區智能駕駛標定，

還包括了在積雪高速公路上的

自動編隊行駛測試，

探索物流效率提升與安全保障的

雙重目標。

即便在電動化、智能化時代，

基礎機械可靠性仍是根本。

一汽豐田在牙克石進行的極寒測試中，

車輛經歷24小時零下28℃的

“深度冷浸”后，

工程師要驗證的不僅是能否啟動，

還有車門鎖機構、雨刮器連桿、

車窗升降器等看似簡單部件

是否因材料收縮而卡滯，

密封膠條是否因低溫硬化而失效。

這些細節直接關乎用戶體驗與安全。

02

一場成功的極寒測試，

遠不止是將產品運到寒冷地區那么簡單。

其背后是一整套基礎設施、

技術服務和保障體系的協同作戰。

在新疆阿勒泰薩爾闊布越野滑雪場，

冬季極端氣溫可達零下40多度。

中國電信的保障團隊

在這里為多家車企的極寒測試

提供全天候通信支持。

常規通信設備在如此低溫下，

電池性能驟降，電子元件可能失靈，

光纜涂層變脆。

但是，這不足為懼！

中國電信為關鍵設備加裝主動保溫套件，

采用耐寒特種光纜，

在網絡側部署智能監控系統

實時感知鏈路狀態并動態調整。

最終實現了測試期間

上千臺測試車輛TB級數據

實時回傳零丟失、遠程診斷

與控制零中斷。

這不僅保障了測試，

其積累的極寒通信方案

也可直接應用于高寒地區的應急指揮、

遠程醫療等民生領域。

當前，

極寒測試對現代工業的重要性日益凸顯，

已從研發的可選項，

變為確保產品安全與競爭力的必選項。

一個可重復、可度量、可比對的

極寒測試標準化環境顯得格外重要。

在黑龍江，

由中交一公局集團投資建設的

紅河谷四季低溫汽車試驗場，

是全球規模最大的

綜合性寒區測試基地之一。

其核心設施包括

可精確模擬零下25℃至零下45℃的

室內環境倉，

以及總長超過50公里、

包含20多種不同附著系數路面的

室外測試道路。

2024—2025測試季，

這里接待了147家車企

超過4000臺次的試驗車輛。

場地背后的技術團隊，

不僅要維護設施，

更要精通“冰雪之道”——

如何通過精確灑水與控溫，

在戶外制造出摩擦系數穩定

在0.1（類似壓實雪面）的均質冰面；

如何模擬出北方常見的“冰棱”與“黑冰”

混合的危險路況。

這些“環境工匠”的技能，

本身已成為寶貴的技術資產。

同樣，在呼倫貝爾的諾干湖畔，

由中國中鐵四局承建的

廣汽集團寒區試驗基地，

則是專業湖面冰雪測試場的典范。

該基地在天然湖面上打造了

包含冰面高速環道、

冰雪動態廣場等在內的

28種特種測試路面。

其核心技術在于

通過精準的“冰層監測與精修”，

實現對冰面摩擦系數的嚴格控制，

從而能夠精細化驗證車輛

在極寒下的操控極限與電子穩定系統（ESP）效能。

這類專業場地的建設，

為車企提供了可重復、

可量化的極端工況，

是行業技術迭代不可或缺的基石。

除了測試，

在極寒中生活、

工作都需要穩定強大的電力與熱力供應。

在貴州海拔2500米的梅花山，

南方電網防冰減災重點實驗室

肩負雙重使命：

一方面，

其研究的導線覆冰機理與融冰技術，

保障著整個西南地區電網

在凝凍天氣下的安全，

間接支撐了區域內各類經濟活動；

另一方面，

實驗室自身就是極寒測試的重要平臺，

為眾多電力設備供應商提供

真實的凍雨環境測試服務。

這種“就地取材、服務全局”的模式，

體現了國家級測試設施的綜合效益。

03

隨著現代工業的發展與國家戰略

向深遠空、極寒地等極端環境拓展，

極寒測試的應用范圍，

早已超越民用汽車，

延伸至國民經濟與國防建設的

多個關鍵領域。

國家電網在漠河與根河建立的

極寒研究體系，

是對特高壓電網“耐寒體質”的

系統性改造。

在漠河基地，

針對500千伏變壓器、

電抗器等關鍵設備，

科研人員開展了37項專項研究。

例如，

“低溫環境下線圈類設備介電特性

及現場檢測關鍵技術研究”，

揭示了絕緣油紙在極寒下

介電參數的變化規律，

并研制出專用檢測儀器，

將診斷準確性從不足70%

提升至95%以上。

在根河野外站（歷史最低溫零下58℃），

各類絕緣子、光纜、

密封材料長期暴露于自然環境中，

積累的數十萬條性能衰減數據，

為下一代更高電壓等級、

更惡劣環境適用的電網設備

選型與壽命預測

提供了不可替代的實證依據。

相關成果已支撐制定

2項國際標準與10余項行業標準。

在新能源領域，

光伏電站同樣需要經受嚴寒考驗。

2020—2025年間，

國機集團旗下中國電器科學研究院的

工業產品環境適應性全國重點實驗室，

在內蒙古海拉爾聯合多家龍頭光伏企業，

建立了極寒戶外實證平臺。

該平臺對異質結（HJT）、TOPcon、

PERC等多種先進光伏組件

進行長期監測，

重點研究極寒、強雪、

大風條件下，光伏玻璃、

密封材料、接線盒等關鍵部件的

性能衰減規律與機械強度變化。

通過積累組件溫度、

發電量等20余項關鍵數據，

為光伏產品在高寒地區的

可靠性設計、選型與壽命預測

提供了至關重要的實證依據，

助力我國光伏產業

開拓廣闊的北方及高緯度市場。

在呼倫貝爾伊敏露天礦，

中國華能的“華能睿馳”

百臺級無人電動礦卡編隊

正在零下40℃的環境中持續作業。

項目攻克了三重技術難關：

低溫自適應熱管理系統

通過電池包內部加熱與保溫設計，

將低溫可用容量保持率提升至85%以上；

多傳感器融合感知系統結合激光雷達、

毫米波雷達與視覺，

在礦區常見的揚雪、

塵土環境中實現了

穩定可靠的障礙物識別；

基于5GA與云計算的智能調度系統，

實現了百臺90噸級礦卡的

協同路徑規劃與高效換電，

整體運輸效率

較傳統柴油車隊提升超過25%，

年替代柴油約1.5萬噸，

減少二氧化碳排放4.8萬噸。

這不僅是技術驗證，

更是為全球高寒礦區提供了一條無人化、

零碳化運營的可行路徑。

所有工程應用的邊界突破，

最終依賴于材料科學的進步。

中國鋼研科技集團自主研發的

4.2K（零下268.95℃）極低溫力學性能測試平臺，

將材料測試的溫度下限
推向物理極限。

這個平臺的核心價值在于，

為國際熱核聚變實驗堆（ITER）所需的超導磁體、

深空探測器所用的特種合金、

液化天然氣儲運設施的關鍵材料，

提供了在逼近絕對零度條件下的

拉伸強度、斷裂韌性、疲勞壽命等

關鍵性能數據。

這些數據是理論計算無法替代的，

直接關系到重大工程的安全性與經濟性。

為攻克高寒凍土區高鐵站房的建設難題，

中鐵建設為哈伊高鐵研發了一套

創新的裝配式雨棚方案。

其核心在于，

采用特制的防凍材料預制造構件，

并通過“-30℃低溫養護”

提前完成抗凍考驗；

優化結構設計，

使極限承載力提升8%，

以抵御凍脹與風雪；

最終依托 “工廠預制+現場拼裝” 模式，

將現場施工簡化為高效、

精準的拼接作業，

從而實現安裝效率提升3倍 、

工期節省約30%的顯著成效。

極寒測試的維度不僅限于地面。

在黑龍江的嚴寒中，

中國融通集團第六十研究所的

某型無人直升機系統

成功完成了寒區試驗。

測試驗證了其在極低溫度下

整機電子設備的啟動可靠性、

發動機的低溫起動性能

以及實際飛行的穩定性。

這項測試確保了此類無人裝備

在邊防巡邏、高寒地區應急救援

與測繪等關鍵時刻

能夠“拉得出、用得上”，

為低空經濟向高緯度地區拓展

積累了寶貴數據。

在國防與航空航天領域，

極寒測試關乎任務成敗與生命安全。

作為我國緯度最高的寒區環境試驗站，

兵器工業集團西南技術工程研究所漠河試驗站，

三十余年來為超過60家單位的重大裝備

提供了環境適應性評價服務。

其工作方法科學而嚴謹：

通過長期自然環境暴露

獲取材料性能的“自然老化”數據；

同時，在實驗室內建立

低溫—振動—濕熱—鹽霧等

多因素耦合的加速試驗模型，

模擬裝備在寒區多年服役

可能面臨的綜合應力。

這種“自然暴露與實驗室加速相結合”的方法論，

極大地提高了裝備環境適應性驗證的

效率與可信度，

為國產裝備走向任何極端環境

奠定了基礎。

極寒測試的意義，

并非簡單的“測過就行”。

從技術層面看，

在極寒環境中攻克的技術難題，

往往具有普適性價值。

例如，

為電動汽車研發的電池智能熱管理算法，

經優化后可應用于

儲能電站的冬季效能提升；

為無人礦卡開發的

多傳感器融合感知方案，

對港口、物流園的無人化改造

具有借鑒意義。

更重要的是，通過系統性的極寒測試，

中國正在從國際標準的跟隨者，

轉變為相關領域標準的共同制定者

乃至引領者。

從行業層面來看，

極寒測試的價值鏈

正在不斷延伸，

從單純的“成本中心”

演變為驅動創新的“價值源泉”，

并催生出獨特的“寒冷氣候產業生態”。

以黑龍江紅河谷、

呼倫貝爾諾干湖等為代表的

專業化寒區測試基地，

已形成可觀的產業集群。

它們不僅服務于國內車企，

也吸引了眾多國際品牌。

測試服務涵蓋了車輛租賃、

駕駛員支持、數據采集分析、

本地化改裝調試等全鏈條，

為當地創造了大量

高技術季節性就業崗位。

據測算，紅河谷試驗場全面投運后，

預計每年可直接或間接帶動

當地第三產業增加值約6億元。

更長遠地看，

測試活動積累的極寒環境數據、

工程解決方案、

以及培養出的專業人才隊伍，

正是為未來場景所做的預研和準備。

它使中國在參與極地治理、

開發空間資源時，

具備更強的自主保障能力和技術話語權。

從C919客機在呼倫貝爾的沉穩“應考”，

到無人礦卡在雪原的自主穿梭；

從特高壓電網在酷寒中的穩定運行，

到科研人員

在逼近絕對零度實驗室里的執著探索……

這幅橫跨中國北疆的“極寒測試全景圖”，

展現的遠不止是單項技術的突破，

更是一個國家工業體系走向成熟、

追求卓越的系統性演進。

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責任編輯丨陳婷 葛瑞蒂

校對丨李虹縈 陳伊南

執行主編丨劉海草 張灝然