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飞越天安门的巨幅红旗 原来还有这些航天黑科技

2019-11-23 10:56:25 
 
 

10月1日上午10点40分左右,九架直8直升机分别带着党旗、国旗和军旗在新中国成立70周年阅兵式上飞过天安门广场。巨型党旗和国旗长9米,宽6米,军旗长7.5米,宽6米。他们在高空以每小时160到180公里的飞行速度进行测试。

一般来说,在如此高的速度下,一面巨大的旗帜的尾部会剧烈摇晃,撞击会对旗帜的边缘造成局部损坏,从而在集中载荷下撕裂整个旗帜。然而,阅兵式的红旗在蓝天的映衬下展现得很流畅,色彩斑斓。记者从承担应对国庆阅兵红旗任务的中国航天科技股份有限公司508个研究所获悉了这个秘密。

在盛大的庆典中展示国旗是国际惯例。为了解决旗面损坏的问题,通常是将飞行速度降低到每小时不到100公里或者减小旗面的尺寸。然而,在国庆阅兵中,这两种方法都不适用。红旗直8直升机是空中游行的领导者。如果飞行速度太低,会给下面的固定翼飞机带来安全隐患。如果旗帜表面尺寸减小,飞行显示效果将受到影响。

国庆阅兵红旗的需求单位使用几种传统聚酯材料制作试飞红旗。结果,红旗完全无法抵挡高速气流的冲刷,严重受损。他们通过提高质量来增加旗帜表面材料的强度,使旗帜表面材料更厚。然而,在飞行试验中,旗面尾部发丝飘动现象非常严重,红旗异常摇晃,噪音很大。

在接受红旗解决关键问题的任务后,508个科研团队迅速开始收集智慧,解决关键问题。通过航天器回收降落伞的开发经验,他们发现当旗帜材料在气流中飞行时,尾部的惯性力与材料的质量分布率成正比。因此,虽然提高旗面材料的质量可以提高强度,但也会承受更大的破坏力。

在这个想法的指导下,研究小组已经把注意力转向与航天器降落伞具有相同性质的材料。该材料中使用的高强丝线密度可达20旦或更小,厚度仅为头发直径的三分之一,但强度可达普通民用丝的两倍。最终选用的高强锦缎比神舟飞船降落伞材料强度高17%,重量低15%。

△员工对布料的选择

但是对于飘扬的红旗来说,这种轻盈柔软的锦缎材料不够坚硬。基于真实飞行试验数据,参考降落伞流固耦合仿真分析软件的计算结果,研究团队对旗尾结构进行了改进和优化设计。

借鉴降落伞设计技术,他们在旗帜尾部两侧增加了两个梯形“风袋”。风囊的存在可以大大提高旗面尾部的阻力,降低旗面尾部的风力压力,减少旗面变形,保护旗面。

△显示气囊

此时,游行的红旗已经满足了飞行要求,但是高空飞行透明度太强,显示效果也不完美。508邀请专业材料研究机构进行研究,在布料上添加一层特殊的油漆,不仅改善了外观,而且使红旗具有良好的防雨能力。即使阅兵期间下雨,旗面上的雨也会很快滑下来,红旗仍然可以随风飘扬。

(原标题是“天安门广场上空飘扬的巨大红旗和太空黑色技术”,原作者傅逸飞。编辑范成友)

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