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说说巨幅红旗上那些高科技
发布时间:2015-09-04    信息来源:科技日报

9月3日举行的纪念抗战胜利70周年阅兵活动中,由中国航天科技集团五院北京空间机电研究所设计、研制的巨幅国旗和军旗悬挂于直升机下,随空中护旗梯队飞过天安门,接受党和国家领导人的检阅。

记者从五院了解到,巨幅国旗长9米、宽6米,军旗长7.5米、宽6米,这是我国首次悬挂如此巨大的红旗进行高速飞行展示。距离阅兵百天左右时,长期从事航天降落伞研究工作的北京空间机电研究所,接到阅兵保障单位的技术援助请求,参与到阅兵红旗项目研制中。当时,巨幅红旗高速飞行时破损、展示效果差的难题,已经困扰了相关单位数月。

为解决这些难题,该所项目团队将大量航天高科技用于其中。

高科技一:航天降落伞流固耦合技术

高速飞行时,破损是大尺寸红旗面临的最大挑战。要避免红旗被吹破,必须知道它是怎样摆动的、摆动的时候撕扯力有多大。接到任务后,项目团队首先分析了红旗摆动和降落伞开伞的相似性,发现可以运用航天降落伞流固耦合技术来探究红旗破损的原因。

流固耦合技术,是一门“你中有我、我中有你”的交叉融合科学,即流体力学和固体力学相互交融。拿红旗运动来说,每个时刻红旗的摆动形状都不同,每种形状下风吹在旗面上的力也不同,必须计算出每一刻风吹在红旗上各处的力有多大,这是流体力学问题;同时要计算出红旗受到风吹后会怎样摆动,这是固体力学问题。两个问题各自就很复杂,交融在一起相互紧密关联,解决起来更加困难,是当前全世界公认的难题。

由于时间紧、工作量大,项目团队夜以继日地开展研究。模拟计算中,红旗每摆动一秒,需要用高性能工作站计算一天。大量模拟计算数据表明,材料和红旗边角自由甩动对红旗破损影响最大,使用合适的布料和限制边角甩动,能大大减轻红旗受到的撕扯力。

高科技二:航天降落伞材料技术

阅兵红旗项目中,用于航天器降落伞的特制布料发挥了作用。用该材料制作的神舟飞船降落伞可承载重达3吨的载人飞船返回舱,折叠起来却只有行李箱大小。如果用这种材料做一件衣服,重量比一个鸡蛋还轻。目前,这种材料已大量应用到生活中,比如现在流行的超轻透气户外风衣、携带方便结实耐用的购物袋等。

但要直接用这种材料制作阅兵红旗会过于透光,影响展示效果。为此,项目团队与专业材料研制厂家合作研究,为布料涂上一层特制涂料,既改善了红旗的外观,又使其具备良好的防雨能力,即使遇到下雨也能迎风飘扬。这种经过特殊涂刷的特制布料,未来可推广应用到高端雨衣、防雨布、户外防雨服等生活用品上。

高科技三:航天降落伞缝纫技术

阅兵红旗尺寸巨大,必须用多块布料拼接而成。在拼接方面,项目团队为其采用了航天降落伞缝纫技术。

记者了解到,该技术本质上和日常服装缝纫类似,但应用于航天降落伞的缝纫,对缝纫机选择、缝合形式、缝纫宽度、缝线针脚长度、缝线松紧程度、缝线的材料等都有严格要求,需符合航天标准的规定。据有关专家介绍,按照航天标准也可以制作服装,虽然成本更高,但质量绝对一流,穿几十年也不会开线。(付毅飞)

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