奧運火、航天芯──北京奧運珠峰火炬研製紀實

　　新華網北京５月８日電 (記者 高鵬)２００８年５月８日９時１７分，見證了奧林匹克歷史上的一個偉大壯舉。北京奧運火炬接力珠峰傳遞登山隊隊員將北京奧運會火炬、火種送上海拔８８４４．４３米的珠穆朗瑪峰峰頂。象徵著光明、和平、友誼、進步、和諧的奧林匹克聖火首次在地球之巔燃起。

　　７年前申奧成功時，中國人向世界莊嚴承諾：奧運火炬接力活動將把火炬送到世界最高峰──珠穆朗瑪峰。如今，這個偉大的設想和承諾變為現實。

　　北京奧運會“祥雲”火炬克服低溫、低壓、缺氧、大風等極端不利條件，在珠峰之巔漂亮地燃燒，舉世為之驚嘆。在這史無前例的壯舉背後，凝聚著中國航天人的智慧與辛勞。

　  按照研製航天型號的模式來研製火炬

　　２００１年７月１３日，北京申奧成功的消息從莫斯科傳來，中國航天科工集團公司副總經理薛利心中便萌生了一個念頭：我們航天人要為這一中華民族的百年盛事做點貢獻。

　　“‘科技奧運’是北京奧運會的三大理念之一。航天事業是高科技的集中體現。因此，我們航天人一定不能缺席。”薛利説。

　　申奧成功後不久，航天科工集團就開始考慮開幕式、火炬、安保、智慧交通、環境清潔等一切有可能為奧運會貢獻力量的方面，並在集團內部成立了一個科技奧運領導小組。

　　２００６年１月１７日，機會終於降臨──北京奧組委正式致函航天科工集團，委託其就奧運火炬珠峰燃燒技術進行科研攻關。航天科工集團隨即成立了火炬研發部，抽調了其所屬三院海鷹集團、３１所、四院航天晨光股份公司等多家單位的８０多名技術骨幹參與項目攻關，並聘任中國工程院院士劉興洲為該項目總設計師。

　　現任北京奧運火炬珠峰傳遞領導小組火炬研發部部長的薛利介紹，研製珠峰火炬燃燒系統雖屬民用項目，但航天科工集團把它當作一項國家重大工程，按照航天型號研製的管理模式，向承擔主要攻關任務的集團三院院長下發了奧運火炬項目“責任令”。

　　燃料方案一波三折

　　對於以往主要從事發動機研製的航天科工集團三院３１所來説，火炬燃燒系統是個全新的項目。因此，研發人員在動手之前認真研究了歷屆奧運會的火炬設計方案，他們對火炬的認識也由此由淺漸深。

　　研製火炬燃燒系統，首先需要確定燃料。劉興洲院士介紹，從以往奧運火炬來看，火炬燃料一般有固態、液態和固液混合三種。燃料種類不同，燃燒系統的結構設計也會相應有所不同。

　　研製團隊最初選定丙烷作火炬燃料。劉興洲院士解釋説，丙烷燃燒後主要産生水蒸氣和二氧化碳，不會對環境造成污染。更重要的是，丙烷適應的溫度範圍較廣，在攝氏零下４０度時仍能産生１個以上的飽和蒸氣壓，從而保證低溫環境下燃燒；而且，丙烷産生的火焰成亮黃色，火炬手跑動時，飄動的火焰在不同背景下都比較醒目。

　　之後，研製團隊開始著手燃燒系統的設計。往屆奧運會的火炬傳遞過程中多次出現過火炬突然熄滅的尷尬場面。為避免“祥雲”火炬重蹈覆轍，研製團隊運用航空發動機的雙火焰原理，設計了預混火焰與擴散火焰的“雙火焰”燃燒方案，即一個火焰在外面“衝鋒”，一個火焰在裏面“值班”。

　　“實際上，就是用一個小火點著一個大火。大火即使被吹滅了，但下面暗藏的小火能再次將大火點著。”劉興洲院士解釋説。

　　位於北京西南郊豐台區的航天科工集團三院３１所是火炬研發團隊的“大本營”，這裡有一個可以模擬大風、暴雨、低溫、低壓等各種真實自然環境的試驗艙。儘管液態丙烷燃料火炬在這個試驗艙內經受住了多次模擬測試，但航天人多年來形成的“嚴肅認真、週到細緻、穩妥可靠、萬無一失”的工作作風，促使他們決定赴珠峰進行實地測試。

　　２００６年９月，科工集團火炬研發部自掏腰包奔赴西藏珠峰大本營進行實地試驗。結果，真的發現了問題──液態丙烷火炬在實際低壓環境下燃燒時間太短，達不到要求。

　　固體燃料點燃性能可靠，燃燒穩定；而液體丙烷燃料産生的火焰形態好。研製團隊於是考慮，能不能將二者結合。隊員們隨後嘗試著將固體預熱劑與液化丙烷結合，進行了固液組合火炬的首次試驗，結果發現抗低壓性能和可視性均比液態燃料火炬有了明顯改善。

　　返回北京後，研製團隊放棄了液態丙烷火炬的方案，將研製重點轉向固液組合火炬和固態燃料火炬。

　　２００７年１月，一支由１０多名研製人員組成的試驗隊奔赴祖國最北端的黑龍江漠河，對這兩種火炬在低溫、大風條件下的性能進行實地測試。在那裏，研製團隊再次遭遇了意外──“爆燃”。一天夜晚，固體燃料火炬點燃後，燃料猛地一下噴了出來，幸好當時沒有試驗隊員正對著火炬，否則後果不堪設想。

　　對於這次事故的原因，研製團隊深入研究後發現，問題並非出在固態燃料火炬本身，主要是裝藥（固態燃料）的工藝有問題，藥柱沒有壓實。他們隨後將人工裝藥改為機械控制，保證每次裝藥量以及藥柱的長度及直徑完全一致。工藝改良後，“爆燃”現象再未發生過。

　　２００７年４月下旬，航天科工集團珠峰火炬試驗隊二赴西藏。這一次他們要進行珠峰火炬登頂的測試與試驗。

　　２００７年５月７日，登山隊員帶著固體燃料火炬和固液結合火炬開始登頂測試。大本營（５２００米）、６５００米、７０２８米、８３００米、８８４４米，登山隊員在每一個高度都要重復完成試驗的“規定動作”。５月９日，登山隊員成功登頂，並順利點燃了攜帶的３支固體火炬。然而，由於操作失誤，他們未能點燃固液結合火炬。沒有經過最後這一道測試，也給固液結合火炬的可靠性打了一個問號。

　　考慮到固態火炬操作更為簡便，航天科工集團研製團隊將固體燃料火炬確定為珠峰火炬燃燒系統最終設計方案。