冬奥火炬“冰与火”之歌( 二 )


他告诉采访人员,主火炬以绿色环保的氢能作为燃料,而承担了我国空间站、探月、探火等重大任务的长征五号运载火箭,使用的便是氢氧发动机,相关技术在国际上处于领先地位。
当然,用氢气做火炬燃料并不容易:在北方冬季严酷的室外环境,如何确保火种不熄灭?同航天任务一样,冬奥火炬对可靠性要求也很高,如何保证氢在运输和传递过程中不泄漏?火炬火焰不能像火箭发动机一样喷射而出,怎样才能有曲线美感?这些都是研制团队需要解决的问题。
2020年8月17日晚10点,航天六院101所项目总师姜联东清晰地记得这个时间。看着火炬原理样机在台钳上又一次成功点火,他毫不犹豫地把火炬握在了手里。这一刻,参与项目研制的团队成员都无比激动,信心剧增。
一个月后,手持火炬的造型确定了:火炬以祥云纹样“打底”,自下而上从祥云纹样逐渐过渡到剪纸风格的雪花图案,旋转上升。
“惊艳,外观设计团队的创意非常惊艳,流线型的造型,律动感很强。”这是第一眼看到火炬外壳时,航天六院北京11所特种阀事业部常务副总经理丁英仁的感受。
在见到最终外观之前,研制团队以2008年北京奥运会火炬外壳尺寸及造型作为参考进行设计。此时,燃烧系统研制已经进入尾声,外壳与内芯要进行匹配。而创意团队公开的造型,与想象中的火炬外形差别较大,现有的燃烧系统从尺寸到造型,都难以匹配。
“火炬的内外飘带,如丝带飘舞,旋转上升,最后呈现为飞扬的火焰。这样饱含着美好寓意的火炬造型,却给火炬燃烧系统带来了前所未有的难题。”姜联东说,火炬内外飘带的造型,使得储氢气瓶不可能像外形一样上粗下细,若减少储氢气瓶尺寸,必然不能满足氢气的燃烧用量。
想着之前的努力可能要白费了,项目研制成员有人叹了一口气,愣愣地看着“飞扬”的造型出了神。
“我们可以做一节大的储氢气瓶,再连接一个小的。”
“不行不行,连接结构也占空间,根本没节约出多少尺寸。”
会上,研制团队成员你一言我一语,激烈地讨论了起来,刚刚沉闷的气氛很快就被一扫而空,每个人都出谋划策。
经讨论,大家达成一致意见,决定缩小储氢气瓶的尺寸,提高设计压力,而这也意味着有无数个未知和难关,等待研制团队去发现和攻破。
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,非常重要的一点,就是要将气瓶中的压力由35兆帕提升至42兆帕。
7兆帕压力差,看似很小,对于技术团队是一个巨大的挑战。它考验的是阀门的密封技术、降压技术、火焰稳定技术、可靠性等,都需要一一攻克。
“我们的减压阀同时要起到减压、充气、开关及密封四重作用,所以非常关键。压力的再次提升,要求我们要把密封等全部重新算一遍、材料重新换一批。”丁英仁说,他们还要考虑高压情况下,如何在关上火炬时减阻减摩,如何从42兆帕高压降低到常压,维持火苗燃烧的稳定等。
姜联东透露,团队成员常常因为1毫米的技术方案更改,连续加班到夜里两三点,要核算充气量,既要满足火炬的燃料时间,又要保证储氢气瓶安全可靠。
“这也是我们团队研制最紧张的阶段。”韩宗捷说,“我们短时间内绘制了20余套图纸,进行了3D打印进行匹配,最终第一台手持火炬工程样机顺利诞生。”
打造火炬“三巨头” 80后90后是主力
2021年“十一”期间,北京某试验场,一群技术人员正在紧张地进行综合演练。
刘悦告诉采访人员,在过去一年多的时间里,项目团队不知加过多少次班,熬过多少次夜,但这次的熬夜对于他们意义不同,他们要第一次目睹“雪花”在空中绽放了——
创意团队选择富有文化气息的小雪花和橄榄枝造型。“雪花”的中心,手持火炬插入后作为主火炬进行燃烧,冰与火的碰撞中,将艺术照进现实。
这天凌晨3点,“火花”与“雪花”缓缓升起,项目团队的泪水决堤而下。
“团队里大部分都是80后,家里大都还有孩子,但必须克服一切困难,全力以赴投入项目研制中,他们都很不容易。”刘悦说。
“步步惊心”,这是团队这一年多来的心路历程。
“这次冬奥火炬的创意,是对传统奥运主火炬方案的颠覆。主火炬工作时间从1.5小时延长到最后的8小时,显示方案也在不停地进行调整,供氢方案也进行了多次的选择和安全论证,火炬展示程序及动作在过程中不断增加。这些都是对我们技术实力和应变能力的考验。”刘悦说。