首次使用氢能、抗10级强风……揭秘冬奥会火炬“飞扬”背后的高科技

2022-02-14 11:25:12 | 来源: | 参与: 0

为火焰塑形 确保火焰飘逸灵动

经过严苛的极端试验,火炬的可靠性得到了保证。但与此同时,科研人员又面临了一个新的挑战,如何让火焰的造型更优美?

由于储氢罐的压力非常大,直接点燃之后,火焰会像火箭发动机喷射出的尾焰形态一样猛烈,不但不安全,还缺乏火焰燃烧的飘逸美感,而奥运火炬燃烧出的火焰需要有特定的高度和形态,才能保证流动飘逸的美感。安装在气瓶口的组合阀门——控氢阀中有一个叫作减压阀的部件,这个正是能决定火焰美妙形态的关键部件。

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航天科技集团六院北京11所冬奥火炬项目技术负责人 刘悦:我们减压阀现在的尺寸只有原来的2/3,它把三部分给耦合在一起了。氢气燃烧很快,火焰出来之后,它比较直,不飘动不灵动。我们减压阀(减压)后的压力是多少,直接会影响它的火焰造型。

刘悦介绍,控氢阀可以将氢气的压力从42兆帕的高压转化为约1000帕的低压,这样就控制了火焰燃烧的范围,而飘动的造型就需要火炬中的燃烧器来完成。

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航天科技集团六院北京11所冬奥火炬项目技术负责人 刘悦:火焰最后的要求它是阶梯状的,中心要高一点。这完全是3D打印出来的一个造型,弯制是弯不出来造型和方向的。

给火焰上色 为了美美地“飞扬”

解决了可靠性的问题,又给火焰打造了一个完美的造型,这下应该大功告成了吧?然而并没有,接下来,还有一个需要解决的重要问题,那就是给火焰上色。

由于氢气的特性,在空气中燃烧呈现出淡蓝色火焰,在自然环境下几乎无法用肉眼看到。为了实现火焰的可视性,就要找出让火焰显示颜色的方法。研制人员为了实现火焰着色,尝试了很多方法,甚至在家里煤气灶上做起了试验,这才有了现在稳定可视的火炬火焰。

航天科技集团六院北京11所冬奥火炬项目技术负责人 刘悦:开始虽然有些原理性的知识,但是你还是要做测试,在家里就开始试,找各种各样的,起码原理上是靠谱的。

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通过一遍遍的试验,科研人员研制出几十种火焰颜色,再经过大量对比之后,最终选定了我们现在看到的偏黄一点的火炬火焰颜色。

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