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特殊材质五星红旗以时速180公里飞掠天安门
(博讯北京时间2015年9月03日 转载)
    来源: 新华网
    
    特殊材质五星红旗以时速180公里飞掠天安门


     缝纫拼接现场
    
    特殊材质五星红旗以时速180公里飞掠天安门


    这是空中护旗方队通过天安门广场
    
    中国利用神舟飞船返回着陆的降落伞技术制造了巨幅国旗和军旗。 9月3日纪念抗战胜利70周年的大阅兵中,直升机悬挂着这两面旗帜,以每小时180公里的速度飞过天安门,接受党和国家领导人的检阅。
    
    国旗长9米、宽6米,军旗长7.5米、宽6米。这是中国首次悬挂如此巨大的旗帜,以如此高的速度飞行展示。要让国旗、军旗在高速飞行中迎风招展却完好无损,其实并不简单,这曾是阅兵筹备中的一大难题。
    
    红旗承受风力超过超强台风
    
    在距离阅兵还有一百天左右的时间,中国空间技术研究院北京空间机电研究所接到了援助请求。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 了阅兵筹备单位数月。作为中国唯一航天器回收着陆技术研制单位,北京空间机电研究所立即组织降落伞专家对红旗开展研制。
    
    北京空间机电研究所阅兵红旗项目负责人江长虹说,阅兵时挂在飞机钢索上的红旗会受到巨大的气流冲击,承受的风力超过超强台风。“日常使用的红旗在这种风速度下马上就会被撕成布条。”
    
    但是,阅兵保障单位提出了红旗不仅不能随意摆动,还要处于舒展状态,并且高速飞行后丝毫无破损的要求。
    
    红旗与降落伞在空中的状态既有相似之处,又不完全一样,对于降落伞专家来说,这也是一个新课题。
    
    专家说,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。
    
    世界公认难题
    
    有着20多年降落伞设计经验、已是回收着陆专业副总工程师的滕海山带领团队对之前破损的红旗仔细研究。他们发现,飞行中的红旗受力点和公园里玩“甩鞭”的受力如出一辙,所有的力量都集中在尾部,因而提出要对红旗尾部做特殊设计。
    
    江长虹说,每一个时刻红旗的摆动形状都完全不同,对应的每一个形状下风吹在旗面上的力也是不同的,就必须计算清楚每一时刻风吹在红旗上每一处的力有多 大,这就是流体力学问题。红旗受到风吹的力后,又需要马上计算清楚红旗会怎么摆动,这就是固体力学问题。本来单独的流体力学问题和单独的固体力学问题就已 经十分复杂了,把这两个问题交融在一起,解决起来就更难了,是当前全世界公认的难题。
    
    专家建立了巨幅红旗在高速流场中动力学特性的仿真模型,进行了大量的模拟计算。红旗每摆动一秒,就得用高性能工作站计算一天。
    
    计算后,专家们开出了“药方”:首当其冲的是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。
    
    与神舟飞船降落伞一样的特殊布料
    
    红旗采用了与神舟飞船降落伞一样的特制布料。江长虹说:“用这种材料制作的降落伞可承载重达3吨的载人飞船返回舱,降落伞折叠起来还能放入一个大号的 行李箱。如果用此种布料来做一件衣服,重量比一个鸡蛋还轻。这种材料已经大量应用到生活用品上,比如现在流行的超轻透气的户外皮肤风衣,携带方便结实耐用 的购物袋等。”
    
    红旗布料是由专门厂家特制的。每次到货后,研制人员就把布料悬挂起来,用50多个强光灯组成的灯阵照射布料,对布料的密实度、染色均匀度、颜色在光照下的效果等进行细细检验,确保用于红旗加工的每一寸布料都符合要求。
    
    但是,如果简单地用这种材料制作的红旗太透光,飞行起来的展示效果不好。因此,北京空间机电研究所请专门的材料研制厂家在布料上涂了一层特制涂料,既 使红旗的透光性恰到好处,保证了地面远距离观看时的鲜艳度,又使红旗有很好的防雨能力,足以应对中雨、大风等恶劣天气。在一次飞行演练中,瓢泼大雨不期而 至,红旗在近一个小时的淋雨飞翔中,经受住了考验。
    
    “针功夫”
    
    巨型红旗的技术含量不光体现在设计上,制作上也有“针功夫”。红旗很大,没有那么宽的整片布一气呵成,因此用了航天降落伞缝纫技术,将七片布料拼接而 成。这种技术本质上和平时缝纫衣服是一样的,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,必须满足航天标准要求才能使用。如果按照航天标准制作服装,成本会高些,但做出来的质量绝对一流,穿几十年也不会开线。
    
    据介绍,作为中国唯一从事航天器回收着陆技术研究的单位,北京空间机电研究所攻克了航天器回收着陆领域多项关键技术,先后成功完成了飞行器数据舱、返 回式卫星等30多种型号回收系统的研制,使中国成为世界上第三个独立掌握航天器返回技术的国家,回收成功率居于世界先进水平,例如:以十全十美的成绩完成 了神舟系列飞船的回收,确保了十名航天员的安全健康返回;实现了嫦娥五号试验飞行器顺利着陆,确保了中国探月工程三期再入返回飞行试验圆满成功。北京空间 机电研究所还曾在国庆50周年和60周年阅兵的大型庆典活动中研制过巨型红宫灯。 (博讯 boxun.com)
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