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經過2000多個日夜的精心籌備,2022年北京冬奧會閃耀東方,“冰絲帶”長袖若舞,運動員馳騁飛揚……世界一流的場館設施、高精技術的全面運用,體育、藝術與科技交相輝映,中國向世界呈現了一屆“綠色、共享、開放、廉潔”的奧運盛會……這背后,有軍工力量作為“國家隊”的使命在肩、責任擔當,更是成千上萬國防科技工作者披星戴月、攻堅克難,一步一個腳印繪就“冬奧藍圖”。
1 打造中式浪漫的開幕儀式
晶瑩剔透的“冰五環”,美輪美奐的“雪花”數字光影特效,還有獨樹一幟的主火炬點燃方式……北京冬奧會開幕式讓世界領略中式浪漫、東方韻味。而這一切都離不開軍工技術的賦能。
中國核工業集團所屬中核八所合作研發的火炬外飄帶成型技術,讓北京冬奧會“飛揚”火炬在“冰與火”的雙重考驗中傲然挺立。“飛揚”火炬引入高性能樹脂、與碳纖維一起做成碳纖維復合材料,最后通過工藝調整,把火炬上半段燃燒端在1000℃以上高溫中進行陶瓷化,有效解決了高溫制備過程中火炬外殼起泡、開裂等難題,既可以在極寒天氣中使用,又可以耐800℃氫氣燃燒的高溫,充分體現了“輕、固、美”的特點,保證北京冬奧會和冬殘奧會火炬文藝外表下跳動的一顆“科技心”。
中國航天科技集團作為北京2022年冬奧會和冬殘奧會開閉幕式最主要的技術保障實施單位,負責總體抓總,承擔了地面舞臺及旗桿、空中設施設備、主火炬、冰瀑裝置、冰立方裝置、指揮監控系統、指揮通信系統、地面顯示系統、指揮中心、央視視頻播放及VR、視頻渲染機房共11個開閉幕式舞臺裝置的研制任務,以科技賦能冬奧開幕式的藝術創意和精彩呈現。航天科技集團所屬一院12所負責建設開幕式上4萬多塊地面顯示屏。12所大道公司自有的工業互聯網平臺——長征云平臺,實時監控11000㎡地屏畫卷的溫度、濕度和電壓,并向分場導演、舞臺總監、技術保障人員等提供指令信息,確保開幕式有條不紊。此外,航天科研團隊還利用在火箭架構設計方面的豐富經驗,為重約3噸、厚度僅為350毫米的“冰五環”研制了輕巧堅固的鋁合金桁架“骨骼”,并通過火箭抗風結構設計精確吊點,讓超薄的夢幻五環即便遭遇6級大風,也能“我自巋然不動”。
主火炬燃燒系統使用航天氫氧發動機燃燒技術,由航天科技所屬六院11所(京)和101所負責研制。相比傳統丙烷燃料,氫氣綠色、環保、無污染,但易燃、易爆、易泄露,控制難度大。航天科研人員采用線性多點式耦合燃氣分配技術,在氫氣火焰中植入微量顯色劑,使火焰造型靈動飄逸、綠色低碳、安全可靠。此外,五院508所還利用航天器回收著陸試驗場的沖擊試驗塔架,構建模擬主火炬和吊掛裝置試驗,為定格小小火苗在奧運史上的經典瞬間作出了重要貢獻。
2 彰顯科技智慧的場館賽事
從智慧場館到精準氣象,從科學訓練到安全防護,國防科技點亮北京冬奧,為高質量辦賽和高水平參賽提供有力支撐。
國家速滑館作為北京冬奧會唯一新建冰上競賽場館,又稱“冰絲帶”。中核集團同方股份依托其設備監控預警平臺,實現“冰絲帶”重要設備“狀態可知、故障可控、預知維護”,讓“冰絲帶”擁有一顆“最強大腦”。通過對館內的冷卻塔、冷卻機組和空調機組等大型暖通裝備的運行情況進行實時監測,確保比賽期間冰面賽道的溫差控制在0.5℃,讓冰面始終“容光煥發”,實現智慧場館“有感知、有記憶、會思考”。采用與清華大學共同參與研發的“十三五”專項課題群智能技術,實現場館溫濕度精準調節,助力國家游泳中心“冰立方”第一個完成場館改造,成為奧運歷史上首個“冰水雙驅”的智慧場館。
中國航天科工集團所屬二院23所部署的毫米波測云雷達和風廓線雷達,為冬奧賽事的順利進行提供了重要的氣象保障。毫米波測云雷達通過分析云的位置、移動速度和含水量等信息,對云、雨、雪等低能見度天氣開展實時監測,提供預警。風廓線雷達能夠24小時監測風速、風向,每6分鐘向氣象部門提供一組實時的高分辨率風場數據。冬奧會網站上每分鐘更新的高山滑雪氣象數據便來源于此,實現了冬奧會氣象“百米級”“分鐘級”的高精度氣象預報。
面對多數比賽場地遍布深厚積雪,需要頻繁上下陡坡和深坑越障的情況,中國兵器裝備集團所屬企業嘉陵全域公司研制的UTV輕型全地形車、ATV全地形車和摩托雪橇在冬奧會和冬殘奧會人員物資保障車輛競標中脫穎而出。UTV全地形車采用“全輪式驅動+履帶傳動”,首次將坦克轉向原理通過小型化研制后移植到輪式車輛上,既保證了轉向靈活性,又兼顧了輪式車輛的可靠性。加裝橡膠履帶后,在冰雪路面行駛穩定性可靠,可輕松通過500mm以上的積雪場地。ATV全地形車創新設計了懸架系統,適應冰雪復雜地域的輪胎和三角履帶技術、輪胎和履帶結合技術,重量輕,安裝方便,可靠性高。摩托雪橇采用低壓缸內直噴的二沖程發動機,很好地解決了功率性能、重量和排放問題。三個車型性能優越、可靠性高,可在復雜的冰雪路況下為運送賽事人員、物資提供安全保障。該地形車成功助力冬奧盛事,打破了國外全地形車在奧運會等各類頂級賽事中一統天下的局面。