云起東方

2008年5月8日，當(dāng)中國(guó)登山隊(duì)員在珠穆朗瑪峰頂點(diǎn)燃“祥云”火炬的那一刻，緊張等待著的億萬(wàn)中國(guó)觀眾都屏住了呼吸——全世界的目光都投向這神圣的一刻，“祥云”火炬在世界最高峰點(diǎn)燃！

按照“祥云”火炬的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，丙烷燃料能夠持續(xù)15分鐘的燃燒時(shí)間，在零風(fēng)速下火焰高度25至30厘米，但在海拔8844.43米的高度上，風(fēng)速、溫度，以及空氣中的含氧量，都對(duì)“祥云”火炬的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出更高的要求。

北京奧運(yùn)會(huì)火炬的設(shè)計(jì)研究規(guī)劃工作從2005年8月就已經(jīng)開(kāi)始，最終由航天科工集團(tuán)設(shè)計(jì)研發(fā)的火炬內(nèi)部燃燒系統(tǒng)被選為北京2008年奧運(yùn)會(huì)火炬技術(shù)方案，同時(shí)北京奧組委還確定了由航天科工集團(tuán)在聯(lián)想（北京）有限公司協(xié)助下完成火炬外形與燃燒系統(tǒng)結(jié)合的火炬樣品制作工作，實(shí)現(xiàn)北京2008年奧運(yùn)會(huì)火炬的完整設(shè)計(jì)。

研制火炬燃燒系統(tǒng)，首先需要確定燃料。研制團(tuán)隊(duì)最初就確定丙烷作為火炬燃料。負(fù)責(zé)這一項(xiàng)目的劉興洲院士解釋說(shuō)，丙烷適應(yīng)的溫度范圍較廣，能保證低溫環(huán)境下燃燒。之后，研制團(tuán)隊(duì)開(kāi)始著手燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。往屆奧運(yùn)會(huì)的火炬?zhèn)鬟f過(guò)程中多次出現(xiàn)過(guò)火炬突然熄滅的尷尬場(chǎng)面。為此，研制團(tuán)隊(duì)運(yùn)用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的雙火焰原理，設(shè)計(jì)了預(yù)混火焰與擴(kuò)散火焰的“雙火焰”燃燒方案，即一個(gè)火焰在外面“沖鋒”，一個(gè)火焰在里面“值班”。“實(shí)際上，就是用一個(gè)小火點(diǎn)著一個(gè)大火。大火即使被吹滅了，但下面暗藏的小火能再次將大火點(diǎn)著。”劉興洲院士解釋說(shuō)，“這個(gè)火炬由三部分組成，第一部分就是燃燒器，第二部分是穩(wěn)壓裝置，第三部分是燃料灌。燃燒器部分是由預(yù)燃室、主燃室、分配閥和揮熱管三部分組成的。預(yù)燃室燃?xì)膺M(jìn)來(lái)和空氣混合形成預(yù)火，這個(gè)火焰能夠保持得比較穩(wěn)定，在大風(fēng)大雨下不會(huì)熄滅，相當(dāng)于火種。”

盡管液態(tài)丙烷燃料火炬在大風(fēng)、低溫、低壓試驗(yàn)艙內(nèi)經(jīng)受住了多次模擬測(cè)試，然而在2006年9月，研制團(tuán)隊(duì)在西藏珠峰大本營(yíng)進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)時(shí)卻出現(xiàn)了意外——液態(tài)丙烷火炬在實(shí)際低壓環(huán)境下燃燒時(shí)間太短，達(dá)不到要求。

研究人員隨后便嘗試著將固體預(yù)熱劑與液化丙烷結(jié)合，進(jìn)行了固液組合火炬的首次試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗低壓性能和可視性均比液態(tài)燃料火炬有了明顯改善。

2007年4月下旬，航天科工集團(tuán)珠峰火炬試驗(yàn)隊(duì)二赴西藏。這一次他們要進(jìn)行珠峰火炬登頂?shù)臏y(cè)試與試驗(yàn)。

2007年5月7日，登山隊(duì)員帶著固體燃料火炬和固液結(jié)合火炬開(kāi)始登頂測(cè)試。5月9日，登山隊(duì)員成功登頂，并順利點(diǎn)燃了攜帶的３支固體火炬。然而，由于操作失誤，他們未能點(diǎn)燃固液結(jié)合火炬。考慮到固態(tài)火炬操作更為簡(jiǎn)便，航天科工集團(tuán)研制團(tuán)隊(duì)將固體燃料火炬確定為珠峰火炬燃燒系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)方案。

珠峰惡劣的自然條件不僅對(duì)火炬性能要求非常高，對(duì)火種燈、引火器、圣火盆等配套設(shè)備的性能同樣要求很高。

以往奧運(yùn)會(huì)的火種燈都采用液體航空煤油為燃料，然而這種煤油燈在海拔超過(guò)6500米的地方都不能正常工作。為了尋找可靠的燃料源，研發(fā)人員先后嘗試過(guò)多種常用燃料，但均被一一否定。終于有一次，退休研究員任國(guó)周在看到一個(gè)用碳作熱源的暖手爐后突發(fā)靈感：能不能用碳做火種？然而，第一次進(jìn)藏試驗(yàn)效果不理想：一是燃燒時(shí)間短，二是排灰不暢。然而，生活中的一個(gè)小發(fā)現(xiàn)再次觸發(fā)了他們的靈感——一個(gè)燒餅攤旁擺著的蜂窩煤爐，使任國(guó)周頓生聯(lián)想：將碳柱像蜂窩煤一樣上下摞放在火種燈內(nèi)，下面的碳柱燃盡化成灰，上面的碳柱自動(dòng)落下來(lái)；通過(guò)這樣的方式不斷添加碳柱就可保持火種燈不滅，而且排灰的問(wèn)題也迎刃而解！

隨后，任國(guó)周和同事們反復(fù)對(duì)碳柱的配方進(jìn)行試驗(yàn)，力圖將其燃燒速度降至最低。最終，在他們的努力下，珠峰火種燈裝上5節(jié)50毫米高的特殊碳柱，實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作20個(gè)小時(shí)。第二次進(jìn)藏測(cè)試時(shí)，改進(jìn)后的珠峰火種燈完全經(jīng)受住了大風(fēng)、低溫、低壓的考驗(yàn)。

北京奧運(yùn)會(huì)的“祥云”火炬是我國(guó)自主設(shè)計(jì)研發(fā)的產(chǎn)物，擁有完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。