首次使用氢能、抗10级强风……揭秘冬奥会火炬“飞扬”背后的高科技

  本届冬奥会,科技和绿色是两大主题,无论场馆建设、赛事组织、装备设施,方方面面都无不体现这两大主题。火炬,是最具冬奥特征的标志之一,本届冬奥会火炬,首次实现了冬奥会历史上火炬的零碳排放。冬奥会火炬有哪些高科技?又是若何实现零排放的呢?走近火炬“飞扬”↓

  清洁能源 点燃冬奥火炬

  “飞扬”是本次冬奥会使用的手持式火炬名称,它接纳氢气作为燃料,是天下首套高压储氢火炬,实现了冬奥会历史上火炬的零碳排放。

  航天科技团体六院101所所长 王成刚:整个是火炬的内核,我们称之为氢芯。这一部门是我们的气瓶,铝合金内胆,碳纤维缠绕主要是思量到平安性,它的承压能力要到达42兆帕。应该属于高压的局限了,必须要把储存在气瓶里的氢气要给减压到常压的状态,这是我们航天的专有手艺。

  氢气绿色环保,但易燃、易爆、易泄露,之前的历届冬奥会还没有乐成使用氢气作为火炬燃料的先例。为了契合冬奥会手持火炬曲面外壳设计,在内部空间十分有限的情形下,科研职员做了勇敢的创新,接纳了针对性设计和轻量化手艺,对整套燃烧系统举行了“瘦身”,腾出空间确保有足够的燃料储存量。与此同时,为了确保火炬燃烧历程的高可靠性,科研职员使用了航天的设计理念。

  航天科技团体六院北京11所冬奥火炬项目控氢阀手艺认真人 郑晓东:我们设计的时刻,它的强度都是几倍的平安余量。完全根据我们航天可靠性这套理念做了对照充实的试验,跟我们去搞(火箭)发念头有点像了,该有的功效、该有的平安性一个都不能少。

  火炬不惧严寒 无畏雨雪

  行使火箭的手艺来做火炬,这还真挺新鲜的,这样做出来的火炬可靠吗?带着这样的疑问,总台央视记者专门去实地探访了火炬的试验历程。

  总台央视记者 李宁:为了确保冬奥会火炬的高可靠性,在航天科技团体六院专门为火炬搭建了试验基地。试验已经最先了,我们可以在这里异常显著地感受到风雨交加的感受,现在的风速也许是65公里每小时,也就是八级风左右。

  冬奥会手持火炬要举行多次转达,在转达时代可能会遭遇极端天气,为了让火炬在面临恶劣环境的时刻依然能够保持稳固,科研职员模拟了大风、大雨、低温等多种特殊天气环境,举行了300多次的种种工况的试验,最终保证了火炬的高可靠性。

  航天科技团体六院101所所长 王成刚:我们火炬在测试历程中手艺提出的指标只要知足8级风就可以了,我们测试的极限要求做到了10级大风。海拔条件测试要求4000米,我们测试到了5000米。

  除此之外,试验还举行了火炬手恶劣天气条件下的运动模拟,全笼罩火炬转达历程中的种种运动状态。

  经由千锤百炼,“飞扬”在10级强风、零下40摄氏度低温、暴雨以及5000米高海拔等环境下的燃烧状态都十分稳固。即便这样,科研职员照样不放心,在每只火炬出厂前,另有一项测试。

  航天科技团体六院101所所长 王成刚:在每一个火炬装配完成之后,我们举行一个10秒的验证,审核火炬整个性能。以是这一次火炬转达历程中,每一个火炬都获得了完善的展现。

这段长江的生态蝶变,太空视角也看得清清楚楚!

  为火焰塑形 确保火焰萧洒灵动

  经由严苛的极端试验,火炬的可靠性获得了保证。但与此同时,科研职员又面临了一个新的挑战,若何让火焰的造型更优美?

  由于储氢罐的压力异常大,直接点燃之后,火焰会像火箭发念头喷射出的尾焰形态一样凶猛,不只不平安,还缺乏火焰燃烧的萧洒美感,而奥运火炬燃烧出的火焰需要有特定的高度和形态,才气保证流动萧洒的美感。安装在气瓶口的组合阀门——控氢阀中有一个叫作减压阀的部件,这个正是能决议火焰美妙形态的要害部件。

  航天科技团体六院北京11所冬奥火炬项目手艺认真人 刘悦:我们减压阀现在的尺寸只有原来的2/3,它把三部门给耦合在一起了。氢气燃烧很快,火焰出来之后,它对照直,不飘动不灵动。我们减压阀(减压)后的压力是若干,直接会影响它的火焰造型。

  刘悦先容,控氢阀可以将氢气的压力从42兆帕的高压转化为约1000帕的低压,这样就控制了火焰燃烧的局限,而飘动的造型就需要火炬中的燃烧器来完成。

  航天科技团体六院北京11所冬奥火炬项目手艺认真人 刘悦:火焰最后的要求它是门路状的,中央要高一点。这完全是3D打印出来的一个造型,弯制是弯不出来造型和偏向的。

  给火焰上色 为了美美地“飞扬”

  解决了可靠性的问题,又给火焰打造了一个完善的造型,这下应该大功告成了吧?然而并没有,接下来,另有一个需要解决的主要问题,那就是给火焰上色。

  由于氢气的特征,在空气中燃烧出现出淡蓝色火焰,在自然环境下险些无法用肉眼看到。为了实现火焰的可视性,就要找出让火焰显示颜色的方式。研制职员为了实现火焰着色,实验了许多方式,甚至在家里煤气灶上做起了试验,这才有了现在稳固可视的火炬火焰。

  航天科技团体六院北京11所冬奥火炬项目手艺认真人 刘悦:最先虽然有些原理性的知识,然则你照样要做测试,在家里就最先试,找林林总总的,最少原理上是靠谱的。

  通过一遍遍的试验,科研职员研制出几十种火焰颜色,再经由大量对比之后,最终选定了我们现在看到的偏黄一点的火炬火焰颜色。

  确定颜色后,接下来要解决的主要问题之一,就是若何将显色剂涂装,才气保证延续5分钟的焰色反映。

  航天科技团体六院北京11所冬奥火炬项目手艺认真人 刘悦:它是通过一种溶剂,把焰色剂配方消融到一起以后,把它变黏稠,然后逐步地刷到外面上。差不多是这个位置。

  记者:涂若干是不是也得(做试验)?

  航天科技团体六院北京11所冬奥火炬项目手艺认真人 刘悦:是,也得做试验,现在像我们手持式火炬5分钟可靠性是一点问题也没有的,再多几倍也没关系。

【编辑:左雨晴】