首次使用氢能、抗10级强风……揭秘冬奥会火炬“飞扬”背后的高科技

发布日期： 2022-02-13 15:09:07 来源：中国新闻网

本届冬奥会，科技和绿色是两大主题，无论场馆建设、赛事组织、设备设施，方方面面都无不体现这两大主题。火炬，是最具冬奥特征的标志之一，本届冬奥会火炬，首次实现了冬奥会历史上火炬的零碳排放。冬奥会火炬有哪些高科技？又是如何实现零排放的呢？走近火炬“飞扬”↓

清洁能源点燃冬奥火炬

“飞扬”是本次冬奥会使用的手持式火炬名称，它采用氢气作为燃料，是世界首套高压储氢火炬，实现了冬奥会历史上火炬的零碳排放。

航天科技集团六院101所所长王成刚：整个是火炬的内核，我们称之为氢芯。这一部分是我们的气瓶，铝合金内胆，碳纤维缠绕主要是考虑到安全性，它的承压能力要达到42兆帕。应该属于高压的范畴了，必须要把储存在气瓶里的氢气要给减压到常压的状态，这是我们航天的专有技术。

氢气绿色环保，但易燃、易爆、易泄漏，之前的历届冬奥会还没有成功使用氢气作为火炬燃料的先例。为了契合冬奥会手持火炬曲面外壳设计，在内部空间十分有限的情况下，科研人员做了大胆的创新，采用了针对性设计和轻量化技术，对整套燃烧系统进行了“瘦身”，腾出空间确保有足够的燃料储存量。与此同时，为了确保火炬燃烧过程的高可靠性，科研人员使用了航天的设计理念。

航天科技集团六院北京11所冬奥火炬项目控氢阀技术负责人郑晓东：我们设计的时候，它的强度都是几倍的安全余量。完全按照我们航天可靠性这套理念做了比较充分的试验，跟我们去搞(火箭)发动机有点像了，该有的功能、该有的安全性一个都不能少。

火炬不惧严寒无畏雨雪

利用火箭的技术来做火炬，这还真挺新鲜的，这样做出来的火炬可靠吗？带着这样的疑问，总台央视记者专门去实地探访了火炬的试验过程。

总台央视记者李宁：为了确保冬奥会火炬的高可靠性，在航天科技集团六院专门为火炬搭建了试验基地。试验已经开始了，我们可以在这里非常明显地感受到风雨交加的感觉，现在的风速大概是65公里每小时，也就是八级风左右。

冬奥会手持火炬要进行多次传递，在传递期间可能会遭遇极端天气，为了让火炬在面对恶劣环境的时候依然能够保持稳定，科研人员模拟了大风、大雨、低温等多种特殊气候环境，进行了300多次的各种工况的试验，最终保证了火炬的高可靠性。

航天科技集团六院101所所长王成刚：我们火炬在测试过程中技术提出的指标只要满足8级风就可以了，我们测试的极限要求做到了10级大风。海拔条件测试要求4000米，我们测试到了5000米。

除此之外，试验还进行了火炬手恶劣气候条件下的运动模拟，全覆盖火炬传递过程中的各种运动状态。

经过千锤百炼，“飞扬”在10级强风、零下40摄氏度低温、暴雨以及5000米高海拔等环境下的燃烧状态都十分稳定。即便这样，科研人员还是不放心，在每只火炬出厂前，还有一项测试。

航天科技集团六院101所所长王成刚：在每一个火炬装配完成之后，我们进行一个10秒的验证，考核火炬整个性能。所以这一次火炬传递过程中，每一个火炬都得到了完美的展现。

为火焰塑形确保火焰飘逸灵动

经过严苛的极端试验，火炬的可靠性得到了保证。但与此同时，科研人员又面临了一个新的挑战，如何让火焰的造型更优美？

由于储氢罐的压力非常大，直接点燃之后，火焰会像火箭发动机喷射出的尾焰形态一样猛烈，不但不安全，还缺乏火焰燃烧的飘逸美感，而奥运火炬燃烧出的火焰需要有特定的高度和形态，才能保证流动飘逸的美感。安装在气瓶口的组合阀门——控氢阀中有一个叫作减压阀的部件，这个正是能决定火焰美妙形态的关键部件。