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冬奥火炬 陕西“智”造 航天六院北京冬奥会火炬研制团队的创新故事

所属分类:行业新闻    发布时间: 2022-02-18    作者:admin
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2月4日晚,举世瞩目的北京第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在国家体育场(鸟巢)隆重举行。现场,无论是火炬手传递的手持火炬,还是.后“大雪花”中央的主火炬,均是“火光”灿烂,震撼人心。



除过外观,火炬“飞扬”所有系统的设计和制造,都是由总部位于陕西的航天科技集团公司第六研究院(以下简称航天六院)11所(京)和101所组成的火炬研制团队完成的。两年多来,火炬研制团队攻克了一道道难关,完成了一次次创新。


2020年1月,接到参与北京冬奥会火炬研制的任务。


2020年2月,被正式确定为手持火炬研制的牵头单位。


2020年8月,正式明确手持火炬的燃料为氢气。


2020年9月,手持火炬造型.终确定。


2021年2月,北京冬奥会主火炬方案确定将.后一棒经过特殊设计的手持传递火炬直接作为主火炬燃烧器。


2021年6月,手持火炬在历经重重考验后实现“无惧风雨”。


2021年10月,主火炬在综合演练中盛开“火焰”。


2022年2月4日,主火炬在国家体育场嵌入“大雪花”,惊艳了世界。


点火前760天:接到北京冬奥会火炬研制任务


火炬,一直以来都是奥运会的关键一环,集万千宠爱于一身,令人瞩目。2020年1月初,航天六院11所(京)接到参与北京冬奥会火炬研制的任务。


据介绍,航天六院11所(京)研制的三型氢氧发动机,在北斗工程、嫦娥工程、火星探测及空间站建设等重大工程项目中都表现完美。依托火箭动力专业技术优势,航天六院11所(京)在民用产品技术创新方面建树颇丰,为我国能源化工行业提供了大量优质热能工程、特种泵阀、节能环保装置等关键装备和产品。


作为全国..一家液氢液氧发动机研制单位,航天六院11所(京)在氢能方面研究积累了数十年经验,具有强大的技术优势和人才储备。“没有比我们所更适合的研制单位了。我们有工业火炬研制基础,也有关键阀门技术支撑,我们就是奥运火炬制作的.优选。”该所党委书记李晓峰说。


就这样,航天六院11所(京)举全所之力,抽调了一批精英骨干,组成了手持火炬项目团队,开始了跨专业、多领域的科学研究与技术突破。2020年2月底,该所被正式确定为手持火炬研制的牵头单位,开始了从0到1、将创意转化为产品的“征途”。


点火前570天:选择氢气作为冬奥会火炬燃料


2020年8月,北京冬奥组委发出通知,正式明确手持火炬的燃料为氢气。


燃料确定为氢气后,航天六院火炬研制团队的燃烧、阀门、控制等多个小组开始研判分析各种可能遇到的问题:想要在北方冬季严酷的室外环境中顺利传递火炬,特别是要确保火种不熄灭,该如何做?氢作为世界上.小的元素,如何保证它在运输和传递的过程中不会泄漏?同时,氢气没有颜色,要进行焰色反应;火焰不能像火箭发动机一样喷射而出,要有曲线美感……


2020年9月,北京冬奥会手持火炬的造型.终确定。“外观设计团队的创意非常惊艳,流线型的造型,律动感很强。这给我们团队的‘艺术实现’出了一道‘考题’。”航天六院11所(京)特种阀事业部常务副总经理丁英仁说,“现有的燃烧系统,从尺寸到造型都难以匹配。想要把燃烧系统装进火炬的内部空间,除了要精简阀门外形、优化内部空间外,还要将气瓶中的压力由35兆帕提升至42兆帕。”


7兆帕的压力差看似很小,但要真正实现,却是一个巨大的挑战。像阀门的密封技术、降压技术、火焰稳定技术、可靠性等,都需要一一攻克。


两个月的时间,航天六院11所(京)和101所技术团队与外观设计团队不断进行图纸修改与迭代,以达到外观与内部尺寸的完美匹配。


点火前365天:手持火炬成为奥运会主火炬


2021年2月,北京冬奥会主火炬方案确定采用“微火+显屏”方式,将.后一棒经过特殊设计的手持传递火炬直接作为主火炬燃烧器。这样的方案,在奥运会历史上尚属..。


主火炬项目团队原本以为,有了小火炬的技术基础,主火炬的难度不会太大,没想到导演的艺术创意给了他们一个非常大的“惊喜”。“从技术角度来说,微火的实现并不容易。主火炬要长时间燃烧,对环境适应性、稳燃性及抗低温、火焰显色等方面均有很高要求。而且,氢气的供给要确保安全、稳定。我们.终将氢气供给系统设计为撬装结构,将储存、减压、输送、控制集成起来。”主火炬技术负责人、航天六院11所(京)研发人员刘悦说。


刘悦介绍,与以往火炬.大的不同,还在于北京冬奥会主火炬悬挂在鸟巢上空,这对系统的可靠性提出了极高要求。为确保各个环节万无一失,保证主火炬在鸟巢上空完美呈现,火炬研制团队不光在结构的稳定性、承载力、空中姿态方面寻找.优方案,还在供电、信号、燃烧、机电、播控等方面都进行了冗余设计。


“.后一棒手持火炬就是主火炬。为了让其能够经受住长时间的燃烧和室外环境影响,我们采用了耐热不锈钢的壳体材质,并对焰色实现方法与固化方式做了针对性设计,保证了.终的呈现效果。”刘悦说。


点火前120天:顺利完成综合演练


2021年6月底,在历经310次综合测试,经受了时速100公里的10级大风、每小时50毫米的降雨、零下40摄氏度的极寒环境,以及5000米海拔等重重考验后,手持火炬已真正“无惧风雨”。


2021年10月的一天,北京南部朱庄地区的试验场,火炬研制团队正在进行综合演练的准备工作。一年多来,团队成员不知加过多少次班、熬过多少次夜,但这次熬夜对于他们意义不同。因为这一天,他们终于要..次看到主火炬在空中亮起来了。


凌晨3时,综合演练的.后,飘舞在空中的“雪花”托举着盛开的“火焰”,在冰与火的碰撞中,艺术照进了现实。“终于成功了!”项目团队成员喜悦的泪水奔涌而出。


“北京冬奥会的创意,是对传统奥运会主火炬方案的颠覆。主火炬工作时间从1.5小时不断延长到.后的8小时,显示方案在不断调整,供氢方案进行了多次选择和安全论证,火炬展示程序及动作也在过程中不断增加。这些都是对我们技术实力和应变能力的考验。”刘悦说。


除了手持火炬和主火炬,北京冬奥会还设有3处场外火炬,分别位于延庆城区、张家口太子城冰雪小镇、北京奥林匹克森林公园中心区。“3处场外火炬与主会场火炬同步点燃,是对储氢、运氢、燃烧等多重技术的考验。”场外火炬负责人张范说。


点火进行时:高光时刻 终于到来


2月4日,国家体育场,.后一棒火炬传递到两位“00后”运动员——越野滑雪运动员迪妮格尔·衣拉木江、北欧两项运动员赵嘉文手中。万众瞩目下,两名火炬手跑向“白鸽”环绕的“大雪花”,将火炬嵌入“大雪花”中央,形成了这座由所有代表团雪花造型引导牌组成的主火炬,惊艳了世界。


伴随着雪花飘扬,奥运火炬点燃,火炬研制团队所有成员的内心都沸腾了。他们或激动相拥,或振臂高呼,或泪光闪烁,或开怀大笑。这一刻,一切都值得!


火炬研制团队一直在追逐火光。为了这束“光”的顺利绽放,他们进行了大量的技术创新,他们熬过了700多个日日夜夜,他们做了310次综合试验,他们在凌晨2时到早上7时这个时间段奋战鸟巢70天,他们彩排调试30次,他们在项目现场度过了3个春节,他们加班加点4.8万个小时……


“北京冬奥会主火炬点燃、‘雪花’绽放的这一历史性画面,将定格在我们团队所有人的记忆深处,也将激励我们继续发扬航天精神,在后续的各项重大工程任务中攻坚克难、砥砺前行,为大国工程作出新的贡献。”李晓峰说。(记者:霍强 通讯员:孟俊贤)