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。
按航天型號模式研發
2006年1月17日,北京奧組委致函航天科工集團,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,並聘任中國工程院院士劉興洲為該項目總設計師。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”。
“雙火焰”方案確保聖火不熄
研製火炬燃燒系統,首先需要確定燃料。研製團隊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。為避免“祥雲”火炬意外熄滅,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。
暖手爐、蜂窩煤爐帶來的靈感
珠峰惡劣的自然條件不僅對火炬性能要求非常高,對火種燈、引火器、聖火盆等配套設備的性能同樣要求很高。劉興洲院士介紹説,珠峰火種燈的研製過程,其艱辛程度一點不亞於珠峰特種火炬。以往奧運會的火種燈都採用液體航空煤油為燃料。
航天科工集團的火炬研發團隊經試驗後發現,這種煤油燈在海拔6500米以下的地區都能正常工作,但在更高海拔的地方,由於氣壓低、氧氣含量低,就無法正常工作了。為了尋找可靠的燃料源,研發人員可謂費盡心思。有一次,退休研究員任國周看到一個用炭作熱源的暖手爐後突發靈感:能不能用炭做火種?然而,第一次進藏試驗效果不理想:一是燃燒時間短,二是排灰不暢。但隨後生活中的一個小發現再次使他們柳暗花明:將炭柱像蜂窩煤一樣上下摞放在火種燈內,下面的炭柱燃盡化成灰,上面的炭柱自動落下來;這樣通過不斷添加炭柱就可保持火種燈不滅,而且排灰問題也能解決。一個大難題就這樣通過生活中的兩個小發現迎刃而解。
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責編:汪海俊