巨幅红旗：扬我国威

◎ 北京空间机电研究所 李 莉

10月1日上午10时40分许，在庆祝新中国成立70周年阅兵仪式上，空中护旗梯队的9架直—8直升机分别悬挂党旗、国旗、军旗飞过天安门广场。巨幅党旗和国旗长9m、宽6m，军旗长7.5m、宽6m，在高空中经受着160~180 km/h飞行速度考验。

一般情况下，在如此高的速度下，巨幅旗帜尾部会产生剧烈抖动，受到很强的冲击，这种冲击往往会使旗帜边缘局部受损，进而在集中载荷作用下整个旗帜将被撕裂。但是，悬挂于直升机下方的阅兵红旗毫发无损，平整展开，绚丽多姿。

在盛大的庆典活动中进行国旗飞行展示是国际惯例，各国通常采用降低飞行速度或缩小旗面尺寸的办法来解决旗面破损的问题，飞行速度一般不超过100km/h。但是对于国庆阅兵来说，让悬挂红旗的直—8直升机降低速度在整体方案上是不可行的，因为它们是整个空中受阅方队的排头兵，其后是固定翼飞机，过低的飞行速度会对固定翼飞机产生很大的安全隐患，而如将旗面的尺寸缩小又会大大影响飞行展示效果。

在这种背景下，北京空间机电研究所承接下了国庆阅兵红旗攻关任务，科研人员集智攻关，迅速攻克了巨幅阅兵红旗高速飞行旗面破损的技术难题。难题的解决正是得益于北京空间机电研究所在航天器气动减速领域雄厚的技术实力，柔性的阅兵红旗在高速气流下的飞行与航天器回收降落伞的工作原理有一定的相似之处，研制人员通过应用流固耦合仿真分析等降落伞设计方法和思路，完美地呈现了阅兵红旗的英姿。细微之处彰显实力，航天技术在关键时刻支持了国庆阅兵红旗的研制工作。

旗面材料更轻更强

国庆阅兵红旗的需求单位在阅兵训练开始前，曾选用了几种市场上常规的涤纶材质的红旗进行试飞，结果红旗完全不能承受高速气流的冲刷，破损严重。他们认为破损严重是因为红旗材料的强度不够，于是决定通过增加质量的方法来增加旗面材料的强度，使旗面材料变得又厚又重，结果经过再次飞行试验后的旗面尾部吹毛脱丝的现象非常严重，而且红旗飞行时抖动异常，声响巨大。

从降落伞的研制经验可知，旗面材料在气流中飞行时，旗面尾部所受到的惯性力大小与材料的质量分布率成正比，即旗面材料质量增加后，虽然自身的强度提高了，但是所承受的破坏力也更大了。而且飞行试验也证明，在同等强重比条件下，质量较大的旗面破坏更为严重。

在降落伞研制思路的引导下，北京空间机电研究所国庆阅兵红旗研制团队着手进行了旗面材料的选取，经过对比各种不同类型的材料，团队更倾向选择自己最熟悉的降落伞同性质的材料。降落伞伞衣材料所用高强锦丝长丝的线密度可以达到20旦或更小，粗细仅有头发丝直径的1/3，但单纱强度可达普通民用锦丝强度的2倍，因此更易制造出质量轻而强度高的旗面材料。最终，团队选择了一种高强锦丝绸，其强度比神舟飞船降落伞用伞衣材料提高了17%，而质量却降低了15%。

可是，如果简单地用这种材料制作阅兵红旗，高空飞行中透光度太强，飞行起来的展示效果不完美。因此，北京空间机电研究所请专门的材料研制厂家经过攻关研究，在布料上涂了一层特制的涂料，既改善了外观，又使红旗具有很好的防雨能力，即使阅兵时下雨，雨点打在旗面上也会迅速滑落，红旗依旧迎风飘扬。

“风兜”设计心思巧妙

红旗在空中遇到高速气流冲击时，不仅容易发生破损撕裂，而且旗面尾部会发生较大变形，这对挂飞红旗的展示效果产生了很大影响，这就要求旗面材料有一定的刚度，而旗面材料采用的是轻薄柔软的锦丝绸材料，刚度很低。基于此，北京空间机电研究所的研制人员几经探索、验证，通过优化旗面整体结构设计来提高整体刚度。

结合真实飞行试验数据，参照降落伞流固耦合仿真分析软件计算结果，设计人员对旗面的尾部进行结构改进优化设计，最终确定了增加“风兜”的技术方案，这同样是借鉴了降落伞的设计技术。在旗面尾部的两侧分别增加两块梯形的兜状设计，可以大大提高旗面尾部的受力拒变能力，大大减轻风力对旗面尾部的压迫，既减小旗面变形，又保护旗面。从阅兵飞行效果来看，这项技术也使挂飞展示红旗设计技术取得了新的突破。

“中国红”飘过的那一刻，“航天蓝”沸腾了。这次任务是继北京空间机电研究所承担新中国成立50周年、60周年庆祝大会大型充气灯笼和纪念抗战胜利70周年阅兵红旗项目之后再次承担的阅兵红旗打造任务。以国为重，铸造精品。北京空间机电研究所将不辱使命，继续打造高技术、高可靠、高品质的航天产品，以实际行动践行初心使命，为实现中华民族的伟大复兴贡献属于自己的航天力量。