馬麗娜 孟俊賢 齊南南 科技日?qǐng)?bào)記者 付毅飛

2月2日上午，北京2022年冬奧會(huì)火炬接力啟動(dòng)儀式在京舉行。中國(guó)航天科技集團(tuán)六院北京11所的科研人員們熱血沸騰，心潮澎湃。回顧手持火炬內(nèi)核燃燒系統(tǒng)的研制歷程，一個(gè)個(gè)燈火通明的夜晚，一場(chǎng)場(chǎng)摸索改進(jìn)的試驗(yàn)，一條條精心計(jì)算的數(shù)據(jù)，一張張反復(fù)打磨的圖紙……一切都?xì)v歷在目。

北京11所承擔(dān)了冬奧會(huì)手持火炬燃燒系統(tǒng)的內(nèi)核技術(shù)。“我們牽頭申報(bào)的‘冬奧會(huì)手持火炬關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)’項(xiàng)目已在科技部立項(xiàng)，完成了主要考核節(jié)點(diǎn)的考核，通過(guò)了專(zhuān)家驗(yàn)收。”黨委書(shū)記李曉峰說(shuō)，“技術(shù)硬實(shí)力帶來(lái)產(chǎn)品高可靠性，一定能在后續(xù)傳遞中有精彩的表現(xiàn)。”

北京11所具有深厚的氫能利用基礎(chǔ)和成熟的氫能應(yīng)用技術(shù)，承擔(dān)著我國(guó)航天運(yùn)載器的“心臟”——?dú)溲趸鸺l(fā)動(dòng)機(jī)的研究設(shè)計(jì)工作，其研制多種用于運(yùn)載火箭的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成功助推長(zhǎng)征三號(hào)、長(zhǎng)征五號(hào)、長(zhǎng)征五號(hào)B、長(zhǎng)征七號(hào)甲、長(zhǎng)征八號(hào)系列運(yùn)載火箭飛向太空。氫氣作為燃料，具有環(huán)保、燃燒性能好、低溫適應(yīng)性好等特性。

本屆冬奧會(huì)手持火炬“飛揚(yáng)”正是以氫氣為燃料，這是世界首套高壓儲(chǔ)氫火炬，實(shí)現(xiàn)了冬奧會(huì)歷史上火炬的零碳排放。為此，北京11所研制團(tuán)隊(duì)花了2年時(shí)間，攻克了一個(gè)又一個(gè)難關(guān)，才有了“飛揚(yáng)”的高技術(shù)內(nèi)核。“時(shí)間緊任務(wù)重，彈指團(tuán)隊(duì)協(xié)同攻關(guān)，攻克了薄弱環(huán)節(jié)，體現(xiàn)出了航天人的科技實(shí)力。”六院院長(zhǎng)王萬(wàn)軍說(shuō)。

雖然氫能源有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也存在易爆炸、易泄漏、泄漏時(shí)因無(wú)色無(wú)味不易被發(fā)現(xiàn)等缺點(diǎn)，要確保實(shí)現(xiàn)5分鐘穩(wěn)定燃燒，對(duì)技術(shù)性的要求非常高。契合火炬外形，“飛揚(yáng)”采用了配套的高壓儲(chǔ)氫方案。“飛揚(yáng)”內(nèi)核燃燒系統(tǒng)由三部分組成，從底部到頂部分別是氣瓶、控氫閥和燃燒器。其中控氫閥和燃燒器均由北京11所攻關(guān)研制。

控氫閥是安裝在氣瓶口的組合閥門(mén)，其作用主要是將氣瓶?jī)?nèi)的高壓氫氣減壓穩(wěn)壓到常規(guī)出口壓力。為了契合冬奧會(huì)手持火炬曲面外殼設(shè)計(jì)，在內(nèi)部空間十分有限的情況下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員鄭曉東、丁英仁、王新成等對(duì)控氫閥做了大膽的創(chuàng)新，采用了微型的輕量化技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行了“瘦身”，以便騰出空間給氫氣瓶確保火焰的大流量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了該輕的地方輕，該重的地方重，該承受力的地方結(jié)實(shí)。在壓力提升20%的情況下，閥門(mén)長(zhǎng)度從最初的162毫米降至110毫米，重量減輕至290克，重量?jī)H相當(dāng)于一袋牛奶。

火炬能在各種環(huán)境下燃燒，離不開(kāi)燃燒器。在設(shè)計(jì)時(shí)，不但要滿(mǎn)足“飛揚(yáng)”復(fù)雜曲面特征的結(jié)構(gòu)要求，還要在出口處做出創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)焰色的可視性，讓火焰顯示出顏色。韓宗捷、李泓達(dá)等團(tuán)隊(duì)成員為了實(shí)現(xiàn)火焰著色，嘗試了很多方法，甚至在家里煤氣灶上做起了文章，這才有了現(xiàn)在穩(wěn)定可視的火炬火焰。

為了高安全性、高穩(wěn)定性，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)整個(gè)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行了300多次可靠性試驗(yàn)，使得火炬通過(guò)了在極寒環(huán)境、十級(jí)狂風(fēng)、雨雪天氣等情況下的測(cè)試。所以現(xiàn)在“飛揚(yáng)”擁有了鋼筋鐵骨，不懼任何環(huán)境。

“作為‘國(guó)家隊(duì)’成員，只要國(guó)家需要，我們一定會(huì)挺身而出。”北京11所所長(zhǎng)岳文龍說(shuō)，“為了實(shí)現(xiàn)手持火炬的燃燒系統(tǒng)技術(shù)，我們拿出了完成國(guó)家重大航天工程任務(wù)確保不帶任何隱患上天的勁頭，和航天人嚴(yán)慎細(xì)實(shí)的工作作風(fēng)。”

（中國(guó)航天科技集團(tuán)六院北京11所供圖）

關(guān)鍵詞： 冬奧會(huì) 紀(jì)實(shí) 航天