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天安門廣場兩側燈籠何以“懸浮於空中”?還涉及些許航天技術

今天的天安門廣場,東、西側路上空各有35個紅彤彤的大型充氣燈籠飄立在空中,彷彿懸浮於空中一般。設計研製這些燈籠的,是中國航天科技集團有限公司五院508所的專家們。

天安門廣場兩側燈籠何以“懸浮於空中”?還涉及些許航天技術

劉平 攝

“涉及理論力學和空氣動力學,技術核心是要讓拴燈籠的繫留繩的延長線經過氣球的氣動壓心,這個就叫繫留技術,字面意思就是繫住並留下。”大型充氣燈籠的技術負責人、508所回收著陸專業副總工程師滕海山介紹。

大紅燈籠由內囊和外囊組成;燈籠下面拴著繫留繩,正中間的叫主繫留繩,四周的叫副繫留繩;繫留繩的下面“拽”著鎮鐵。升空的時候,先往燈籠裡充氦氣,充滿、扎口、施放;降落的時候,搖主繫留繩下面的絞盤收繩,燈籠落下來了,放氣、摺疊,還可以反覆使用。

設計這樣一個充氣燈籠難在哪兒?參加設計過慶祝新中國成立50週年、60週年、70週年充氣燈籠的滕海山指出:“一是氣密性。充氣燈籠是利用氦氣比空氣輕的特點,往內囊裡充氦氣升空的。而氦氣屬於惰性氣體,通常是用來檢驗是否漏氣的,所以做氦氣燈籠對氣密性要求非常高。”508所設計的大型充氣燈籠是採用降落傘的製作技術,透過熱熔化焊接,把複合膜焊在一起,密封性非常好。

充氣燈籠氣動壓心的計算是關鍵中的關鍵,不然,升起來的燈籠不穩定,會在空中“跳舞”。充氣燈籠的外囊是縫製的,如何讓力系均布在球體表面,也要靠精密的計算。鎮鐵和地面之間的摩擦係數同樣重要。處理不好,風一吹,燈籠會拽著地面上的鎮鐵跑。這次還在燈籠上加裝了IMU無線感測姿態測量裝置,燈籠升空後,是“紋絲不動”還是“看著一動不動”,都有精確的資料。有了這些資料,便於研製過程中隨時調整設計引數。

10年、20年過去了,大型充氣燈籠的方方面面都在進步。

燈籠外囊的紅色滌綸布今年也經過了浸入矽膠處理,紅得更鮮豔了,下小雨也不怕內滲,水珠會直接滑落下來。內囊的三層材料也在加工時就貼合在一起,不用再在底部留排氣孔了,氣密性更好。

檢驗施放各環節是否存在問題,為此今年進行了近20次外場演練,從5月底一直持續到9月初,“從慶祝新中國成立50週年到70週年,我們國家的航天技術在進步,材料和製作工藝也在進步,現在,我們對燈籠的抗風、抗壓能力認識更深刻了,相信一定能呈現更好的效果。”滕海山自豪地說。

編輯:tf008

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