70个大红灯笼在空中“一动不动” 是如何做到的?

时间:2019-10-07 07:01:31 作者:admin 热度:99℃
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  70个大红灯笼在空中“一动不动” 是如何做到的?

  本报记者 于丽爽

  10月1日的天安门广场,东西侧路上空各35个红彤彤的大型充气灯笼,飘在空中“一动不动”,仿佛悬浮于空中一般,这是如何做到的?

  设计研制这些灯笼的,是中国航天科技集团有限公司五院508所的专家们。

  “涉及理论力学和空气动力学,技术核心是要让拴灯笼的系留绳的延长线经过气球的气动压心,这个就叫系留技术,字面意思就是系住并留下。”大型充气灯笼的技术负责人、508所回收着陆专业副总工程师滕海山介绍。大型充气灯笼设计团队,由508所回收着陆技术研究室的充气结构和降落伞两个专业的人员组成。

  从庆祝新中国成立50周年庆典开始,广场上空悬浮的大红灯笼都是由508所来设计的。

  “从广场布局来看,都是平面的,如何让平面立体起来?烘托喜庆氛围?就有了挂灯笼这个创意。灯笼的外形设计是按照天安门城楼上的红庆灯设计研制的。”滕海山参加过庆祝新中国成立50周年、60周年充气灯笼的设计研制工作,对其中的故事如数家珍。

  508所的主业之一是航天器回收着陆技术研究,而回收卫星、飞船的减速部件降落伞就是柔性材料,然而设计同样是柔性材料做成的大型充气灯笼,对他们来说还是存在挑战。

  大型充气灯笼由内囊和外囊组成;灯笼下面拴着系留绳,正中间的叫主系留绳,四周的叫副系留绳;系留绳的下面“拽”着镇铁。升空的时候,先往灯笼里充氦气,充满、扎口、释放;降落的时候,摇主系留绳下面的绞盘收绳,灯笼落下来了,放气、折叠,还可以反复使用。

  设计这样一个充气灯笼,难在哪儿?

  “一是气密性。充气灯笼是利用氦气比空气轻的特点,往内囊里充氦气升空的。而氦气属于惰性气体,通常是用来检验是否漏气的,所以做氦气灯笼对气密性要求非常高。”滕海山说。508所设计的大型充气灯笼是采用降落伞的制作技术,通过热熔化焊接,把复合膜焊在一起,密封性非常好。

  充气灯笼气动压心的计算当然是关键中的关键,不然,升起来的灯笼不稳定,会在空中“跳舞”。充气灯笼的外囊是缝制的,如何让力系均布在球体表面,也要靠精密的计算。镇铁和地面之间的摩擦系数同样重要。处理不好,风一吹,灯笼会拽着地面上的镇铁跑。

  “以前在太阳暴晒的情况下,灯笼会不会爆、里面气压多大,全凭手拍。这次,我们在灯笼里内置了防刺的无线测量设备,内部气压多大,随时可测量。”灯笼的总体技术负责人、508所回收着陆专业青年专家陈旭介绍。陈旭也参加过庆祝新中国成立60周年的灯笼设计。

  这次还在灯笼上加装了IMU无线传感姿态测量设备,灯笼升空后,是“纹丝不动”还是“看着一动不动”,都有精确的数据。有了这些数据,便于研制过程中随时调整设计参数。

  灯笼外囊的红色涤纶布今年也经过了浸入硅胶处理,红得更鲜艳了,下小雨也不怕内渗,水珠会直接滑落下来。

  经过测试,一二级风时,灯笼能保持肉眼看上去“纹丝不动”。“实际上在空中会有10厘米到20厘米的摆幅。”滕海山说。三四级风时,“看起来一动不动”,实际上会有0.5米到1米的摆幅。六级风以下,灯笼都可以正常使用。

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