阅兵空中梯队国旗内含神舟飞船高科技

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。

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。

在距离阅兵还有一百天左右的时候,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。

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,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已经十分复杂,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。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。

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。如果用此种布料做一件衣服,重量比一个鸡蛋还轻。这种材料已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。”

但是,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。

专家介绍,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,穿几十年也不会开线。

据介绍,北京空间机电研究所先后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。(记者喻菲)

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