揭秘北京冬奧會開幕式上“冰五環(huán)”的航天設(shè)計

北京冬奧會開幕式上的冰五環(huán)　中國航天科技集團一院 供圖

　　中新網(wǎng)北京2月5日電 (王海露 馬帥莎)在北京冬奧會開幕式上，奧運五環(huán)的出場和展示讓人印象深刻。瀑布從天而降凝結(jié)成冰，近3層樓高的冰立方徐徐升起，絢麗的激光打在冰立方上雕刻出晶瑩剔透的五環(huán)。這一環(huán)節(jié)背后蘊含中國航天科技集團一院冬奧團隊的精心設(shè)計。

　　跟火箭一樣既堅又輕

　　據(jù)介紹，冰五環(huán)的結(jié)構(gòu)特點是異形、大跨距、低剛度，它的設(shè)計和火箭研制異曲同工，對重量和精度要求都非?？量?。相關(guān)團隊參照航天結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法，為五環(huán)研制了“骨骼”鋁合金桁架結(jié)構(gòu)、“衣服”LED顯示屏、“外套”擴散板，讓五環(huán)也跟火箭的箭體一樣，既堅又輕。

　　另外，五環(huán)要在整個地面系統(tǒng)的最大升降裝置冰立方中升起，每一個過程都要配合得嚴絲合縫。研制團隊在場地受限等情況下，通過精確控制315kW電機，驅(qū)動16條鏈條、16條鋼絲繩組成的4套同步傳動單元，讓升降精度控制在毫米級。

藏在“冰立方”中的冰五環(huán) 中國航天科技集團一院 供圖

　　跟火箭一樣抗風(fēng)

　　中國新一代運載火箭都具備很強的抗風(fēng)能力，設(shè)計人員將這種能力也賦予了五環(huán)，使懸吊高度高達十幾米的奧運標志，在整個開幕式中，即便遇到6級強風(fēng)，也定力十足。

　　五環(huán)重量約3噸，厚度僅350毫米，超薄的大尺寸裝置在高空迅速升降，在強風(fēng)面前如同一張紙，很容易發(fā)生起豎和側(cè)翻等現(xiàn)象。

　　為了讓五環(huán)安全地吊起來，核心是調(diào)控好產(chǎn)品形狀，其次是確定吊點。為了實現(xiàn)最美的視覺效果，吊起過程只能使用兩個吊點。對此，項目團隊通過大量計算和試驗，精準確定吊點，實現(xiàn)了高空威亞平穩(wěn)吊起五環(huán)并升到預(yù)定高度，與五星紅旗交相輝映的演出效果。

　　跟火箭一樣有“備件”

　　航天系統(tǒng)工程研制中，可靠性設(shè)計也是重中之重。長征二號F火箭在2021年承擔(dān)載人航天工程任務(wù)中，準備了一發(fā)備箭站崗，此次五環(huán)設(shè)計中，也有“備件”。五環(huán)采用了大量LED屏幕，如果某一個單元的燈珠臨時故障怎么辦?團隊人員采用了雙屏冗余的異形拼接LED可編程顯示裝置，一套有問題，另一套屏幕馬上能頂上。

　　為確保五環(huán)展示環(huán)節(jié)的成功，一院冬奧團隊按航天系統(tǒng)工程方法，對標航天質(zhì)量控制、風(fēng)險控制、設(shè)計優(yōu)化等要求，進行了上千次的虛擬仿真試驗，用航天技術(shù)呈現(xiàn)了不一樣的五環(huán)。(完)