10月1日上午十時40分許,新中國(guó)成(chéng)立70周年閱兵式上,9架直-8直升機分别懸挂黨旗、國(guó)旗、軍旗飛過(guò)天安門廣場。巨幅黨旗和國(guó)旗長(cháng)9米、寬6米,軍旗長(cháng)7.5米、寬6米,在高空中經(jīng)受着每小時160至180公裡(lǐ)飛行速度的考驗。
一般來說,在如此高速下,巨幅旗幟尾部會産生劇烈抖動,沖擊會使旗幟邊緣局部受損,進(jìn)而在集中載荷作用下整個旗幟被撕裂。然而閱兵紅旗卻能(néng)平整展開(kāi),在藍天映襯下絢麗多姿。記者從承擔國(guó)慶閱兵紅旗攻關任務的中國(guó)航天科技集團五院508所,了解到其中的奧秘。
在盛大慶典活動中進(jìn)行國(guó)旗飛行展示,是國(guó)際慣例。要解決旗面(miàn)破損問題,通常是將(jiāng)飛行時速將(jiāng)至100公裡(lǐ)以内,或縮小旗面(miàn)尺寸。但在國(guó)慶閱兵中,這(zhè)兩(liǎng)種(zhǒng)方法都(dōu)不适用。懸挂紅旗的直-8直升機是空中受閱方隊的排頭兵,如果飛行速度過(guò)低,會給其後(hòu)的固定翼飛機飛行帶來安全隐患。如果將(jiāng)旗面(miàn)尺寸縮小,又會影響飛行展示效果。
國(guó)慶閱兵紅旗的需求單位曾選用幾種(zhǒng)常規滌綸材質,制成(chéng)紅旗進(jìn)行試飛,結果紅旗完全無法承受高速氣流的沖刷,破損嚴重。他們通過(guò)增加質量的方法加大了旗面(miàn)材料的強度,使旗面(miàn)材料變得更加厚重,但在飛行試驗中,旗面(miàn)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。
接到紅旗攻關任務後(hòu),508所科研團隊迅速開(kāi)展集智攻關。通過(guò)航天器回收降落傘的研制經(jīng)驗他們發(fā)現,旗面(miàn)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(chéng)正比。因此增加旗面(miàn)材料質量雖然能(néng)提高強度,卻也要承受更大破壞力。
在這(zhè)一思路引導下,研制團隊將(jiāng)目光投向(xiàng)了航天器降落傘同性質材料。該材料所用高強錦絲長(cháng)絲的線密度可以達到20旦或更小,粗細僅有頭發(fā)直徑的三分之一,但強度可達普通民用錦絲強度的兩(liǎng)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%。
工作人員甄選布料
但對(duì)于挂飛紅旗來說,這(zhè)種(zhǒng)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(duì)旗面(miàn)尾部結構進(jìn)行了改進(jìn)優化設計。
他們借鑒降落傘設計技術,在旗面(miàn)尾部兩(liǎng)側增加了兩(liǎng)塊梯形“風兜”設計。風兜的存在可以大大提高旗面(miàn)尾部的受力拒變能(néng)力,減輕風力對(duì)旗面(miàn)尾部的壓迫,既減小旗面(miàn)變形,又保護旗面(miàn)。
展示風兜
此時的閱兵紅旗已經(jīng)達到了飛行要求,但在高空飛行中透光度太強,展示效果還(hái)不完美。508所邀請專業的材料研制單位開(kāi)展研究,在布料上增加了一層特制塗料,不僅改善了外觀,還(hái)讓紅旗具備了很好(hǎo)的防雨能(néng)力,即使閱兵時下雨,旗面(miàn)上的雨水也會迅速滑落,紅旗依舊能(néng)迎風飄揚。
(原題爲《飛越天安門的巨幅紅旗,原來還(hái)有這(zhè)些航天黑科技》)