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“飛越”天安門的紅旗加持了這些高科技!為你科普

2019年10月02日 07:59 來源:科技日報 參與互動 

  飛越天安門的紅旗加持了這些高科技

  10月1日上午,新中國成立70周年閱兵式上,9架直-8直升機分別懸掛黨旗、國旗、軍旗飛過天安門廣場。巨幅黨旗和國旗長9米、寬6米,軍旗長7.5米、寬6米,在高空中經受著每小時160至180公里飛行速度的考驗。

  一般來說,在如此高速下,巨幅旗幟尾部會產生劇烈抖動,沖擊會使旗幟邊緣局部受損,進而在集中載荷作用下整個旗幟會被撕裂。然而閱兵紅旗卻能平整展開,在藍天映襯下絢麗多姿。記者從承擔國慶閱兵紅旗攻關任務的中國航天科技集團五院508所(以下簡稱508所)了解到了其中的奧秘。

  在盛大慶典活動中進行國旗飛行展示,是國際慣例。要解決旗面破損問題,通常是將飛行時速降至100公里以內,或縮小旗面尺寸。但在國慶閱兵中,這兩種方法都不適用。懸掛紅旗的直-8直升機是空中受閱方隊的排頭兵,如果飛行速度過低,會給其后的固定翼飛機飛行帶來安全隱患。如果將旗面尺寸縮小,又會影響飛行展示效果。

  幾種常規滌綸材質曾被制成紅旗進行試飛,結果紅旗完全無法承受高速氣流的沖刷,破損嚴重。如果通過增加質量的方法加大了旗面材料的強度,就可以使旗面材料變得更加厚重,但在飛行試驗中,旗面尾部吹毛脫絲的現象非常嚴重,而且紅旗抖動異常,聲響巨大。

  接到紅旗攻關任務后,508所科研團隊迅速開展集智攻關。通過吸收航天器回收降落傘的研制經驗,他們發現,旗面材料在氣流中飛行時,尾部所受的慣性力大小與材料質量分布率成正比。因此增加旗面材料質量雖然能提高強度,卻也要承受更大破壞力。

  在這一思路引導下,研制團隊將目光投向了航天器降落傘同性質材料。該材料所用高強錦絲長絲的線密度極小,粗細僅有頭發直徑的三分之一,但強度可達普通民用錦絲強度的兩倍。最終選取的高強錦絲綢,比神舟飛船降落傘材料強度高17%,重量降低了15%。但對于掛飛紅旗來說,這種輕薄柔軟的錦絲綢材料自身剛度并不夠。研制團隊結合真實飛行試驗數據,參照降落傘流固耦合仿真分析軟件計算結果,對旗面尾部結構進行了改進優化設計。他們借鑒降落傘設計技術,在旗面尾部兩側增加了兩塊梯形“風兜”設計。風兜的存在可以大大提高旗面尾部的受力拒變能力,減輕風力對旗面尾部的壓迫,既減小旗面變形,又保護旗面。

  此時的閱兵紅旗已經達到了飛行要求,但在高空飛行中透光度太強,展示效果還不完美。508所又邀請專業的材料研制單位開展研究,在布料上增加了一層特制涂料,不僅改善了外觀,還讓紅旗具備了很好的防雨能力,即使閱兵時下雨,旗面上的雨水也會迅速滑落,紅旗依舊能迎風飄揚。

  李 莉 本報記者 付毅飛

【編輯:劉羨】

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