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为你科普!“飞越”天安门的红旗加持了这些高科技

发表于 2019-11-11 14:58:26

天安门广场上空的红旗祝福了这些高科技。

10月1日上午,在庆祝新中国成立70周年的阅兵式上,9架直8直升机分别悬挂党旗、国旗和军旗飞越天安门广场。巨型党旗和国旗长9米,宽6米,军旗长7.5米,宽6米。他们在高空以每小时160到180公里的飞行速度进行测试。

一般来说,在如此高的速度下,一面巨大的旗帜的尾部会剧烈摇晃,撞击会对旗帜的边缘造成局部损坏,从而在集中载荷下撕裂整个旗帜。然而,阅兵式的红旗在蓝天的映衬下展现得很流畅,色彩斑斓。记者从承担应对国庆阅兵红旗任务的中国航天科技股份有限公司第五研究院508研究所(以下简称508研究所)获悉了这个秘密。

在盛大的庆典中展示国旗是国际惯例。为了解决旗面损坏的问题,通常是将飞行速度降低到每小时不到100公里或者减小旗面的尺寸。然而,在国庆阅兵中,这两种方法都不适用。红旗直8直升机是空中游行的领导者。如果飞行速度太低,会给下面的固定翼飞机带来安全隐患。如果旗帜表面尺寸减小,飞行显示效果将受到影响。

几种传统的聚酯材料已经被制成试飞的危险信号。结果,红旗完全无法承受高速气流的冲刷,严重受损。如果通过增加质量来增加标志表面材料的强度,标志表面材料可以做得更厚。然而,在飞行试验中,旗面尾部的发丝飘动现象非常严重,红旗异常晃动,发出很大的噪音。

在接受红旗解决关键问题的任务后,508个科研团队迅速开始收集智慧,解决关键问题。通过吸收航天器回收降落伞的发展经验,他们发现当旗帜材料在气流中飞行时,尾部的惯性力与材料的质量分布率成正比。因此,虽然提高旗面材料的质量可以提高强度,但也会承受更大的破坏力。

在这个想法的指导下,研究小组已经把注意力转向与航天器降落伞具有相同性质的材料。该材料中使用的高强度丝线密度极小,厚度仅为头发直径的三分之一,但强度可以达到普通民用丝的两倍。最终选用的高强锦缎比神舟飞船降落伞材料强度高17%,重量低15%。但是对于飘扬的红旗来说,这种轻盈柔软的锦缎材料不够坚硬。基于真实飞行试验数据,参考降落伞流固耦合仿真分析软件的计算结果,研究团队对旗尾结构进行了改进和优化设计。借鉴降落伞设计技术,他们在旗帜尾部两侧增加了两个梯形“风袋”。风囊的存在可以大大提高旗面尾部的阻力,降低旗面尾部的风力压力,减少旗面变形,保护旗面。

此时,游行的红旗已经满足了飞行要求,但是高空飞行透明度太强,显示效果也不完美。508家研究所还邀请专业材料研究机构进行研究,在布料上添加了一层特殊的油漆,这不仅改善了外观,而且使红旗具有良好的防雨能力。即使阅兵过程中下雨,旗面上的雨也会很快滑落,红旗仍然可以随风飘扬。

李莉,我们的记者傅逸飞

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