能见到会发生颜色变化的奥运火炬吗。在这届冬奥会里,手持火炬称作" 飞扬",它首次达成了零碳排放,而其背后隐藏着航天等级的黑科技。
氢芯设计突破历史
被称作“氢芯”的、处于火炬内部的装置,是整个燃烧系统的核心。航天科技集团六院101所所长王成刚进行介绍表示,这个氢芯含有一个高压气瓶,该高压气瓶有着铝合金内胆,其外层由碳纤维缠绕加固,以此确保承压能力能够达到42兆帕。42兆帕是什么样的概念呢?它意味着每平方厘米要承受420公斤压力,这可比普通高压锅高400多倍。
科研人员运用航天专用减压技术,目的在于达成氢气由高压至常压的平稳释放,王成刚讲,气瓶中的氢气唯有减压至常压状态方可燃烧,而这恰是航天的擅长之处,这套系统使得氢气于内部狭小空间里得以安全储存,进而为火炬持续燃烧供给充足燃料。
航天理念确保安全
氢气具备绿色环保的特性,不过其具有易燃易爆的特点,在以往的历届冬奥会当中,均未曾成功地把氢气用作火炬燃料。航天科技集团六院北京11所里,控氢阀技术的负责人是郑晓东,郑晓东表示,他们是完全依照航天可靠性理念来进行设计的,所有的部件都预留有几倍的安全余量。这情形如同搞火箭发动机那样,该有的功能以及安全性,缺一不可。
科研人员在航天科技集团六院专门搭建的试验基地里。他们进行了300多次各种工况试验。模拟8级大风时他们测到了10级。还测试了零下40度低温环境。也测试了暴雨环境。还测试了5000米高海拔环境。每只火炬在出厂前还要经过10秒验证。以此确保传递时能完美展现。
火焰造型精准控制
氢能直接进行点燃时,会如同火箭发动机那般,喷射出极为猛烈的火焰,不但不安全,而且不美观。控氢阀之中的减压阀,乃是关键部件,航天科技集团六院北京11所的技术负责人刘悦讲道,此减压阀仅有原本尺寸的三分之二,然而却将三个功能耦合于一起。它能够把压力从42兆帕降低至约1000帕,精准地控制火焰范围。
火炬最终所呈现的是阶梯状火焰,其中心位置略高,如此这般复杂造型彻完全全是依靠3D打印来完成的,刘悦讲弯制工艺是做不出这种造型以及方向的,经由精密控制减压之后的压力值,火焰并不会太过猛烈同时也不会太过微弱,进而呈现出流动飘逸的美感。
火焰颜色独特配方
在空气中,燃烧的氢气呈现出淡蓝色,于自然环境当中,几乎是看不到火焰的。为了能够让火焰实现可视化,科研人员尝试了几十种焰色剂方面的配方。刘悦回忆表示,他们甚至在自己家里的煤气灶上去做试验,寻觅原理较为靠谱的方法。经过大量的对比之后,最终选定了偏黄色的那种火焰颜色。
决定颜色之后,还得去处理涂装方面的问题。科研工作者将焰色剂的配方溶解于特殊的溶剂里头,经过加热变得黏稠起来后,缓缓地刷到燃烧器的表面之上。如此一来能够确保连续5分钟的焰色反应,能让火焰在传递全过程当中都维持清晰可见的亮黄色。
恶劣环境稳定燃烧
科研人员针对火炬传递可能遭遇的各类极端天气,做足了充分准备,在总台央视记者所探访的试验现场,当风速达到每小时65公里即八级风时,火炬的燃烧依旧保持稳定,并且他们还对火炬手于恶劣气候状况下的种种运动状态进行了模拟,全方位覆盖传递过程里的运动方式。
测试结果表明,“飞扬”火炬于10级强风状况下,在零下40度低温环境里,在暴雨天气以及5000米高海拔条件下,均能够稳定地进行燃烧。这些所呈现的数据,远远超过了实际使用时的需求,从而保证了火炬传递能够万无一失。从高压储氢这一环节开始,到精密减压的过程,从火焰塑形的操作,再到颜色调配的工作,每一个地方都展现出了航天级的可靠性。
绿色科技完美呈现
首次实现零碳排放的本届冬奥会火炬,为大型体育赛事树立起环保标杆,从场馆建设直至赛事组织,从设备设施到火炬传递,科技与绿色这两大主题始终贯穿其中,航天技术不但使火炬更加安全可靠,还让火焰愈发美观灵动。
从始至终的研发进程里处处都弥漫着创新气息 ,有高压储氢方面的技术 ,有航天级别的减压阀 ,有3D打印的燃烧器 ,还有特殊焰色剂的配方。这些技术所取得的突破 ,不但为冬奥会提供了服务 ,在以后 ,还有可能于更多领域获得应用。科研人员凭借航天精神塑造出了这支兼具环保特性与美观特质的火炬。
你认为那火炬呈现的淡蓝色火焰以及当下的亮黄色火焰之中哪一个更具美观度呢?欢迎于评论区域分享你个人的看法,要记得点赞并进行转发以便让更多的人去知晓冬奥的黑科技哦。









