揭秘“阅兵红旗”诞生:航天技术攻克飞行破损难题

2015-10-31 16:06    来源:人民网    作者:魏艳 杨艳    点击:

图为工作人员对阅兵红旗进行来料检查

图为工作人员对阅兵红旗进行来料检查

图为工作人员进行国旗来料剪裁

图为工作人员进行国旗来料剪裁

    人民网北京9月3日电 在雄壮宏伟的阅兵队伍中,直升机方阵从天安门前飞过的飒爽英姿格外醒目,而直升机下面悬挂的鲜艳国旗与军旗更是令爱国之情在每个人心中油然而生。但是大家可能并不知道,如何让9米长、6米宽的巨幅红旗以每小时180公里的速度在空中“端庄”招展,并始终保持完好无损,曾经是整个阅兵筹备工作中的一道大难题。

    “红宫灯”团队临危受命

    今年6月中旬,中国空间技术研究院北京空间机电研究所航天器回收团队接到一项特殊的援助请求——解决阅兵护旗梯队悬挂的巨幅国旗和军旗在高速飞行时破损、展示效果差的问题。此前,阅兵保障任务单位已经组织相关单位开展了数月的技术攻关,但问题仍未解决。

    中国空间技术研究院北京空间机电研究所航天器回收团队是一支战功赫赫的队伍,他们不仅是我国返回式卫星、神舟飞船、嫦娥五号飞行试验器安全返回的护航者,还曾在国庆50周年和60周年的庆典活动中承担红宫灯项目,航天技术和产品的优良品质得到过多方肯定。

    红旗与降落伞在空中的状态完全不一样,对于北京空间机电研究所降落伞专家来说,这也是一个全新的课题。当天下午,专家们就召开了第一次技术攻关研讨会。首先要明确的问题是:是什么原因让快速飞行中的红旗发生了破损。从传统气动力学的角度来看,没有任何“负担”的红旗在空中的载荷,远远小于拉着重达3吨左右的神舟飞船返回舱的降落伞。然而,正是由于这种轻飘飘的状态,让红旗在高速行进中不受控制地恣意甩动起来,这导致在以往的历次演练中,飞行很短时间红旗就发生了严重破损。

    找到“病因”后,专家们开出了“药方”:首先是要限制红旗的剧烈摆动,其次是改用新型合适的材料,最后是提高缝纫和卷边处理的精良度。基于以上思路,采用一种新型限制气流扰动的设计方案上基本形成。

    首次亮相便“惊艳”全场

    仅仅在接到任务的第三天,北京空间机电研究所就用连夜完成的4面缩比演示样旗进行了8种工况10余次跑车试验。与此同时,他们还建立了巨幅红旗在高速流场中动力学特性的仿真模型。理论与实际双管齐下,对新型限制气流扰动技术的解决方案进行了初步验证。但毕竟进行试验的是缩比样旗,而且试验用车的行驶速度只有每小时100公里,离直升机每小时180公里的飞行速度还有很大一段差距。在实际飞行中,目前这种设计加工方案能否保证红旗完整?工作人员们都还捏了一把汗。

    6月17日是第一次“大考”,北京空间机电研究所和其他红旗研制单位一起参加飞行演练,三面试验红旗共同接受检验:第一面采用与神舟主伞“同款”的材料,并加入新型限制气流扰动技术设计理念;第二面是原材料的裸旗;第三面是薄性材料,并经过硬卷边技术处理。

    高速飞行两个小时后,飞机缓缓降落,大家惊喜地发现有一面国旗基本没有破损,细小的撕裂只有走近后才能看到。“这是哪家单位的啊?”“北京空间机电研究所的。”在场的阅兵保障单位的工作人员都竖起了大拇指,北京空间机电研究所仅用一周时间,使困扰阅兵保障单位数月的难题迎刃而解。

    所有在场的参研单位都以为北京空间机电研究所胜券在握的时候,阅兵保障单位提出了新的要求:为了确保万无一失,要求红旗可以在中雨、大风等特殊气象条件下依然能保持飞行中的展示效果。此外,用于抗战大阅兵的红旗具有纪念意义,希望红旗完成任务后也毫发无损,以便后续的保存和展示。

    面对如此精益求精的要求,其他单位都皱起了眉头,北京空间机电研究所的攻关团队则已经围坐在黑板前画起了矩阵图。项目负责人江长虹介绍说:“矩阵图有点像航天产品研制中画的故障树,我们把所有可能造成红旗破损的因素按照其破坏程度进行划分,共列出了将近10个。有了矩阵图,我们就可以准确地锁定影响最大的几个因素,从而各个击破。”

    至于如何应对特殊气象条件,北京空间机电研究所攻关技术团队则信心十足:“神舟九号飞船回来的前一天,气象部门报告内蒙古四子王旗地区可能出现异常天气,我们曾连夜论证了降落伞的安全可靠性,虽然后来天气还是非常晴朗,没有用到准备好的紧急预案,但是在应对极端天气方面,我们已经积累了很多宝贵的经验。”

    五轮技术改进致臻完美

    2015年端午节前夕,阅兵保障单位决定在再组织一次风洞试验。由于准备时间非常仓促,北京空间机电研究所只带了一面红旗参加,但派出了一支降落伞专业的“梦之队”:于尧炳——北京空间机电研究所降落伞工艺专家,全国五一劳动奖章获得者;竺梅芳——北京空间机电研究所降落伞设计专家,全国三八红旗集体成员,两位专家都是神舟系列飞船回收系统研制的亲历者。

    风洞试验模拟每秒45米的飞行状态,20分钟后,北京空间机电研究所研制的红旗旗面出现了细小的破损。为了让红旗不出现哪怕一点点细小的破损,北京空间机电研究所通过30多架次的空中演练,在现有方案的基础上先后进行了五轮技术改进,涉及旗面上特殊设计的位置及尺寸、旗帜卷边的缝纫工艺等等,设计中确定的每一个数据都要经过飞行的“历练”。

    7月1日的飞行演练中,瓢泼大雨不期而至,后来由于天气过于恶劣,直升机被迫降落,而在长达50分钟的淋雨飞翔中,北京空间机电研究所研制的红旗再次经受住了考验。

    7月底,阅兵保障单位要求两家攻关单位用优选的相同材料进行一次“巅峰对决”。两架直升机分别悬挂了两家单位研制的国旗几乎同时起飞,一圈、两圈、三圈……地面上的人们密切关注着空中红旗的状态。5分钟后,拿着望远镜的工作人员看到一面红旗的旗面上出现了一道白光——有破损!大家的心都揪了起来。2个小时后,直升机缓缓着陆,看到其中一面国旗完好无损、鲜红如初,地面上的人们才终于松了一口气。

    “这是哪家单位的?”“北京空间机电研究所的。”

    “看,我们的红旗!”对于所有北京空间机电研究所的工作人员来说,能够在阅兵当日看到自己研发、缝制的五星红旗飞过天安门上空,所有的辛苦付出都不算什么了。(魏艳杨艳)



(责任编辑:烟火)

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