谁说“水火不容”？航天人让冬奥火炬在水下成功实现火焰对接

原创 中国航天报 中国航天报

2月2日下午，奥运史上首次机器人与机器人之间在水下的火炬传递，由水陆两栖机器人与水下变结构机器人在北京冬奥公园水下完成。火焰在水中“水火相融”，两个机器人在水下进行火炬交接传火。

这款火炬是中国航天科工集团有限公司三院31所继成功研制2008年北京奥运会珠峰特种火炬之后，为本届冬奥会特别研制的一款水下火炬。它是世界上第一支可以在水下清洁燃烧的气态燃料火炬。火炬的独到之处在于，可以在水下成功实现火焰对接。

31所火炬研发团队突破跨介质可靠燃烧组织、跨介质火焰视觉效果维持、特殊传递过程火炬系统集成等火炬关键技术，研制了气态燃料水下火炬，服务于“科技冬奥”的多机器人跨域火炬传递，以保障多机器人在冰雪和水下跨域协同的火炬接力，展示我国机器人科技水平，为北京冬奥会提供高质量的技术支撑。

据了解，国外的水下火炬采用固体燃料，燃烧中存在烟雾污染。研发团队创新采用气态燃料，不仅消除固体燃料燃烧的烟雾污染，还可以让火焰有动态、飘逸的美感。

“选择气态燃料实现水下燃烧和传火，其难度比固体燃料更大。”张波说。

水下燃烧的必要条件是可燃物、助燃剂（通常是氧气）和达到着火点的温度。水灭火靠的是盖住可燃物把氧气隔开，或把温度降到着火点以下。所以只要补足后两个条件，水下燃烧就不成问题。

研发团队采用新型燃烧组织结构来克服水下隔绝氧气的问题。燃料和氧气预先在封闭的燃烧器内混合成均匀的混合气，并形成一定浓度的可燃物混合体，然后被火源点燃。

水下氧气有了，剩下的就是要保证火焰温度。为此研发团队给火焰加了“防水罩”，采用气动旋流火焰保护设计，保护火焰不受水冷却影响，克服绿色能源在水下燃烧困难的技术难题，让奥运圣火呈现水下燃烧胜景。

多次水下试验证明，水下火炬在各种倾斜角度和上升、下降、前进、后退、旋转等多样运动条件下均实现了稳定可靠燃烧。

针对水下特种火炬与机器人集成的难题，研发团队开展了火炬与机器人的多轮次匹配设计与集成优化，最终实现水下特种火炬与两型水下机器人的集成，顺利保障多机器人跨域传递。

此外，中国航天科工三院海鹰空天材料研究院还承担了研制奥运手持火炬高压储氢气瓶任务，突破了超薄壁气瓶加热收口成形、热处理变形控制、大壁厚瓶口旋压增厚及精加工、弱刚性薄壁壳体复材缠绕等关键技术，保障奥运气瓶顺利通过水压、气密、爆破、充氢点火等验证试验并交付，首次实现了旋压技术在奥运产品上的直接应用。

资料提供：中国航天科工三院31所

视频/任长胜 宿东 邓雨楠 高洁

文字/邓雨楠 任长胜

原标题：《谁说“水火不容”？航天人让冬奥火炬“水火相融”》

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