陕西航天科技 为冬奥会之火“氢”力打造绿“心”

2月4日晚的北京冬奥会开幕式大气磅礴，科技感与艺术感兼具，向世界呈现了一场冰与火交织的视觉盛宴。而冬奥会手持火炬和主火炬的缔造者，就是来自在陕航天科技集团六院的火炬研制团队。

为了适应奥运火炬绿色环保、清洁的发展趋势以及科技奥运的发展方向，这次全部采用氢气作为燃料，虽然2020年夏季奥运会上，日本已经首次采用了氢为燃料的火炬，但与东京奥运会火炬不一样的是，此次采用的是高压储氢火炬，这是世界首套高压储氢火炬，首次实现了冬奥会历史上火炬的零碳排放。

奥运火炬从最初的镁块，逐渐演化成丙烷，再到本届冬奥会的无污染零碳排放的氢气，充分体现了这届冬奥会的绿色环保和科技理念，体现了我们国家的科技实力。

为了用氢气做燃料，航天科技集团六院11所（京）和六院101所组成的六院火炬研制团队下了大力气，用两年时间攻克了一个又一个难关，在奥运会火炬的历史上画上了浓墨重彩的一笔，载入了史册。

最普遍的元素。氢构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存在水中，而水是地球上最广泛的物质。

最环保的燃料。氢气本身无毒无味，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水外不会产生对环境有害的污染物，而且燃烧生成的水还可以继续制氢，反复循环使用。

燃烧性能好。氢气点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。能满足奥运火炬既能可靠点燃，又能稳定燃烧的要求。

低温适应性好。氢的沸点为-252.87℃,耐低温，保证了火炬能在极寒天气中使用。

奥运之火是奥林匹克精神的象征，作为奥运会前最重要的仪式之一的传递，穿越高山，穿越不同环境的城市，经历冬季特有的低温、大风，甚至是雨雪交加的情况，在这样的环境下火炬是怎么做到不熄灭的呢？

本届冬奥会的手持火炬真正体现了外壳艺术性，内核技术性的特点，因为氢气虽然绿色、环保无污染，但也存在易爆炸（氢气在空气中的爆炸极限为4%~76%）、易泄露（氢气的泄漏量是空气的4.5倍）、泄露时因为太环保了无色无味不好发现的“缺点”，要达到5分钟稳定燃烧，可是需要很强的技术性哦。手持火炬采用高压储氢方案，内核由三部分组成，从底部到顶部分别是气瓶、控氢阀和燃烧器。这其中的控氢阀和燃烧器都是由六院11所（京）攻关研制，气瓶（氢燃料储存装置）则由六院101所研制。

在攻关过程中，六院研制团队解决了氢火焰可视性、复杂曲面适应性、大比例减压、氢安全利用、氢燃料储存等多个难题，让世界首套的高压储氢火炬具有了优秀的环境适应性能。

火炬能在各种环境下燃烧，离不开燃烧器。在设计时，研制团队首先要满足“飞扬”复杂曲面特征的结构要求、火焰形态及火焰稳定性的要求。为了满足这些要求，研制团队把我依据曲面造型的要求进行了结构设计，建立燃烧器喷口直径、喷口流量与火焰形态的关系，并以此控制火焰的形态。同时，在建立火焰稳定性的设计方法时，巧妙的利用飞扬的曲面，构建了一种钝体稳定结构，把火焰根部很好的保护起来，降低了外界环境对燃烧的影响。

因为氢气燃烧时火焰是无色，六院研制团队在出口处安装了一件格栅，在这个格栅表面喷涂碱金属，通过把温度提高到650℃以上，实现焰色可视性。这种基于焰色反应原理的氢气火焰颜色控制方法是研发团队的创新打造，通过配方和涂装方法可以实现不同颜色的火焰。 （马丽娜）

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