看天下

　　10月1日的天安門廣場，東西側(cè)路上空各35個紅彤彤的大型充氣燈籠，飄立在空中一動不動，仿佛懸浮于空中一般，這是如何做到的？

　　設(shè)計研制這些燈籠的，是中國航天科技集團有限公司五院508所的專家們。

　　“涉及理論力學和空氣動力學，技術(shù)核心是要讓拴燈籠的系留繩的延長線經(jīng)過氣球的氣動壓心，這個就叫系留技術(shù)，字面意思就是系住并留下。”大型充氣燈籠的技術(shù)負責人、508所回收著陸專業(yè)副總工程師滕海山介紹。大型充氣燈籠設(shè)計團隊，由508所回收著陸技術(shù)研究室的充氣結(jié)構(gòu)和降落傘兩個專業(yè)的人員組成。

　　從慶祝新中國成立50周年慶典開始，廣場上空懸浮的大紅燈籠都是由508所來設(shè)計的。

　　“從廣場布局來看，都是平面的，如何讓平面立體起來？烘托喜慶氛圍？就有了掛燈籠這個創(chuàng)意。燈籠的外形設(shè)計是按照天安門城樓上的紅慶燈設(shè)計研制的。”滕海山參加過慶祝新中國成立50周年、60周年、70周年時用到的充氣燈籠的設(shè)計研制工作，對其中的故事如數(shù)家珍。

　　508所的主業(yè)之一是航天器回收著陸技術(shù)研究，而回收衛(wèi)星、飛船的減速部件降落傘就是柔性材料，然而設(shè)計同樣是柔性材料做成的大型充氣燈籠，對他們來說還是存在挑戰(zhàn)。

　　大型充氣燈籠由內(nèi)囊和外囊組成；燈籠下面拴著系留繩，正中間的叫主系留繩，四周的叫副系留繩；系留繩的下面“拽”著鎮(zhèn)鐵。升空的時候，先往燈籠里充氦氣，充滿、扎口、釋放；降落的時候，搖主系留繩下面的絞盤收繩，燈籠落下來了，放氣、折疊，還可以反復使用。

　　充氣燈籠總體技術(shù)負責人、中國航天科技集團五院508所回收著陸專業(yè)青年專家陳旭。

　　設(shè)計這樣一個充氣燈籠，難在哪兒？

　　“一是氣密性。充氣燈籠是利用氦氣比空氣輕的特點，往內(nèi)囊里充氦氣升空的。而氦氣屬于惰性氣體，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。”滕海山說。508所設(shè)計的大型充氣燈籠是采用降落傘的制作技術(shù)，通過熱熔化焊接，把復合膜焊在一起，密封性非常好。

　　充氣燈籠氣動壓心的計算當然是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，不然，升起來的燈籠不穩(wěn)定，會在空中“跳舞”。充氣燈籠的外囊是縫制的，如何讓力系均布在球體表面，也要靠精密的計算。鎮(zhèn)鐵和地面之間的摩擦系數(shù)同樣重要。處理不好，風一吹，燈籠會拽著地面上的鎮(zhèn)鐵跑。

　　“以前在太陽暴曬的情況下，燈籠會不會爆、里面氣壓多大，全憑手拍。這次，我們在燈籠里內(nèi)置了防刺的無線測量設(shè)備，內(nèi)部氣壓多大，隨時可測量。”燈籠的總體技術(shù)負責人、508所回收著陸專業(yè)青年專家陳旭介紹。陳旭也參加過慶祝新中國成立60周年的燈籠設(shè)計。

　　這次還在燈籠上加裝了IMU無線傳感姿態(tài)測量設(shè)備，燈籠升空后，是“紋絲不動”還是“看著一動不動”，都有精確的數(shù)據(jù)。有了這些數(shù)據(jù)，便于研制過程中隨時調(diào)整設(shè)計參數(shù)。

　　10年、20年過去了，大型充氣燈籠的方方面面都在進步。

　　“升降方式更可靠了。”陳旭說。以前，升降燈籠的絞盤沒有鎖緊功能，升降時若不小心可能會被把手反打，如今不但有了鎖緊功能，絞盤也更輕了。過去，搬運鎮(zhèn)鐵靠人工，如今，市場上出現(xiàn)了可定制的小推車，把鎮(zhèn)鐵鏟起來搬運，節(jié)省了人力。

　　“慶祝新中國成立60周年時，燈籠內(nèi)囊還只有一個出氣口，充氣還行，放氣時太慢。今年，在內(nèi)囊上設(shè)計了兩個口，小口充氣，大口放氣，這樣收燈籠的速度提高了。”陳旭說。

　　燈籠外囊的紅色滌綸布今年也經(jīng)過了浸入硅膠處理，紅得更鮮艷了，下小雨也不怕內(nèi)滲，水珠會直接滑落下來。內(nèi)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。

　　今年的充氣燈籠5米寬，4.2米高，上云臺0.4米，下云臺0.5米，流蘇0.6米。如此龐然大物和復雜制作工序，必須升起來才能檢驗釋放各環(huán)節(jié)是否存在問題。為此，今年進行了近20次外場演練，最長一次持續(xù)7天，每天凌晨3:30開始，傍晚收工。

　　5月底的演練，在一處沒有任何陰涼的曠野進行，下午1點，混凝土地面溫度近50攝氏度，云臺安裝、充氣、扎口、轉(zhuǎn)運和升空……在被太陽炙烤的地面上，試驗員們一絲不茍完成了每個環(huán)節(jié)，顧不上擦滾落而下的汗珠。

　　6月底，試驗隊又來到天津海濱，在北京市氣象局的協(xié)助下，進行抗風能力測試。釋放燈籠的場地是片草地，先除草才能更精準的為鎮(zhèn)鐵定位，等草除完了，叉車又陷進去出不來了，一組組250公斤重的鎮(zhèn)鐵，只能靠人力搬運。

　　演練一直持續(xù)到9月初，期間，研制團隊還拿出一個月時間，對當天負責釋放的北京體育大學的大學生志愿者們進行培訓。“按照嚴格的航天管理模式，最終都是為了確保燈籠的精益求精和任務的萬無一失。”陳旭說。

　　經(jīng)過測試，一二級風時，燈籠能保持肉眼看去“紋絲不動”。“實際上在空中會有10厘米到20厘米的擺幅。”滕海山說。三四級風時，“看起來一動不動”，實際上會有0.5米到1米的擺動。六級風以下，燈籠都可以正常使用。

　　20年前，滕海山第一次參加燈籠研制，還是一名29歲的設(shè)計師，滿是新鮮感；10年前，滕海山第二次參加燈籠設(shè)計，已經(jīng)是技術(shù)負責人了。

　　“從慶祝新中國成立50周年到70周年，我們國家的航天技術(shù)在進步，材料和制作工藝也在進步，現(xiàn)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(xiàn)更好的效果。”滕海山自豪地說。

原標題：70個大紅燈籠飄立空中紋絲不動，如何做到的？