航天科工的冬奧風(fēng)采

鄧雨楠　任長(zhǎng)勝

從2008年百年奧運(yùn)夢(mèng)圓，到2022年冬奧完美承辦，北京成為歷史上首座“雙奧之城”。北京冬奧會(huì)不僅是舉世矚目的體育盛會(huì)，也成為展示中國(guó)科技創(chuàng)新的窗口。

完美的冰雪之約，展現(xiàn)了我國(guó)自主創(chuàng)新的能力和底氣，也凝結(jié)著軍工人的奧運(yùn)情懷。從碳排放趨近于零的國(guó)家速滑館“冰絲帶”，到流光溢彩驚艷世界的開閉幕;從跳臺(tái)滑雪專用科研訓(xùn)練風(fēng)洞，到奧運(yùn)史上首次機(jī)器人水下傳遞火炬……放眼賽場(chǎng)內(nèi)外，精彩冬奧背后軍工科技的細(xì)節(jié)隨處可見。

中國(guó)航天科工在冬奧項(xiàng)目中勇?lián)肫筘?zé)任，展現(xiàn)國(guó)家隊(duì)的風(fēng)采，組織二院、三院、航天建設(shè)、航天江南、航天信息、航天發(fā)展等多家單位完成冬奧技術(shù)保障工作，推動(dòng)冬奧火炬接力、整體安防、氣象數(shù)據(jù)服務(wù)保障、場(chǎng)館建設(shè)信息化、數(shù)字人民幣系統(tǒng)、智能文件交換與跟蹤系統(tǒng)、公共衛(wèi)生應(yīng)急保障裝備、票證系統(tǒng)、應(yīng)急通信保障等重點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施，高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求圓滿完成相關(guān)任務(wù)，為保障冬奧會(huì)順利召開貢獻(xiàn)航天力量。

航天技術(shù)讓冬奧火炬熊熊燃燒

奧運(yùn)火炬是奧運(yùn)會(huì)最具代表性的元素之一，扮演著“奧運(yùn)使者”的重要角色，它點(diǎn)燃人們的激情，向人們傳遞和平與友誼。

這次北京冬奧會(huì)火炬的形狀特殊，一個(gè)多曲面的空間體，自下而上，旋轉(zhuǎn)上升，如絲帶飄舞，象征“冰火相約，激情飛揚(yáng)，照亮冰雪，溫暖世界”。這張“名片”如何打造？完成火炬的外觀設(shè)計(jì)，僅僅標(biāo)志著火炬制作的開始，成為一個(gè)燃燒熊熊火焰的火炬實(shí)物，經(jīng)歷著中國(guó)航天人的真火淬煉。中國(guó)航天科工三院海鷹空天材料研究院承擔(dān)研制奧運(yùn)手持火炬高壓儲(chǔ)氫氣瓶任務(wù)，突破了超薄壁氣瓶加熱收口成形、熱處理變形控制、大壁厚瓶口旋壓增厚及精加工、弱剛性薄壁殼體復(fù)材纏繞等關(guān)鍵技術(shù)，保障奧運(yùn)氣瓶順利通過(guò)水壓、氣密、爆破、充氫點(diǎn)火等驗(yàn)證試驗(yàn)并交付，首次實(shí)現(xiàn)了旋壓技術(shù)在奧運(yùn)產(chǎn)品上的直接應(yīng)用。

為保證奧運(yùn)圣火的純潔性，中國(guó)航天科工三院31所依托航天動(dòng)力燃燒技術(shù)，憑借2008年奧運(yùn)會(huì)珠峰火炬項(xiàng)目研制經(jīng)驗(yàn)，積極配合北京冬奧組委開展火炬技術(shù)研究攻關(guān)工作，從火炬燃燒基本原理出發(fā)，開展了原理樣機(jī)多方案設(shè)計(jì)、試制與試驗(yàn)驗(yàn)證工作，為確保惡劣天氣下火炬不會(huì)熄滅，他們給火炬上了“雙保險(xiǎn)”。

火炬內(nèi)部燃燒系統(tǒng)設(shè)置“雙火焰”方案：燃?xì)饬鞒龊?，一部分進(jìn)入燃燒器的主燃室，在火炬外形成擴(kuò)散的比較飽滿的火焰;另一部分進(jìn)入預(yù)燃室，在火炬內(nèi)保持一個(gè)較小的但十分穩(wěn)定的火焰。即一個(gè)火焰在外面“沖鋒”，一個(gè)火焰在里面“值班”。為降低著火點(diǎn)和溫度下降速率，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在原有“雙火焰”方案基礎(chǔ)上增加了燃燒催化設(shè)備，這樣火焰即使在極端條件下熄滅，也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)復(fù)燃。燃燒裝置內(nèi)部管路隨形分布，通過(guò)調(diào)整燃料噴孔流量的參數(shù)配比來(lái)控制火苗狀態(tài)，最終呈現(xiàn)出一種片狀、靈動(dòng)、穩(wěn)定的火焰形態(tài)。

多機(jī)器人跨域協(xié)同的火炬?zhèn)鬟f，成為本屆北京冬奧會(huì)的一大看點(diǎn)。31所火炬研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破跨介質(zhì)可靠燃燒組織、跨介質(zhì)火焰視覺(jué)效果維持、特殊傳遞過(guò)程火炬系統(tǒng)集成等火炬關(guān)鍵技術(shù)，研制了氣態(tài)燃料水下火炬，服務(wù)于“科技冬奧”的多機(jī)器人跨域火炬?zhèn)鬟f，以保障多機(jī)器人在冰雪和水下跨域協(xié)同的火炬接力，展示我國(guó)機(jī)器人科技水平，為北京冬奧會(huì)提供高質(zhì)量的科技與技術(shù)支撐。

選擇氣態(tài)燃料實(shí)現(xiàn)水下燃燒和傳火，其難度比固體燃料更大。水下燃燒的必要條件是可燃物、助燃劑（通常是氧氣）和達(dá)到著火點(diǎn)的溫度。研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用新型燃燒組織結(jié)構(gòu)來(lái)克服水下隔絕氧氣的問(wèn)題。燃料和氧氣預(yù)先在封閉的燃燒器內(nèi)混合成均勻的混合氣，并形成一定濃度的可燃物混合體，同時(shí)給火焰加“防水罩”，采用氣動(dòng)旋流火焰保護(hù)設(shè)計(jì)，保護(hù)火焰不受水冷卻影響，克服綠色能源在水下燃燒困難的技術(shù)難題，讓奧運(yùn)圣火呈現(xiàn)水下燃燒勝景。水下火炬在各種傾斜角度和上升、下降、前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)等多樣運(yùn)動(dòng)條件下均實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠燃燒。

針對(duì)水下特種火炬與機(jī)器人集成的難題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展了火炬與機(jī)器人的多輪次匹配設(shè)計(jì)與集成優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)水下特種火炬與兩型水下機(jī)器人的集成，順利保障多機(jī)器人跨域傳遞。

多技術(shù)融合下的“安全”守門員

冬奧作為國(guó)家重大活動(dòng)項(xiàng)目，對(duì)整體安全防控需求極高，中國(guó)航天科工二院航天長(zhǎng)峰科技全面承擔(dān)起張家口崇禮賽區(qū)社會(huì)面的安?？傇O(shè)計(jì)和集成任務(wù)。為充分響應(yīng)冬奧整體安全防控需求，航天長(zhǎng)峰以航天之“智”護(hù)航北京冬奧，彰顯航天科工作為國(guó)家隊(duì)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

為滿足冬奧整體安全防控需求，航天長(zhǎng)峰安保項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)全面應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等先進(jìn)技術(shù)手段，以城區(qū)、鄉(xiāng)村和奧運(yùn)核心區(qū)連線道路的日常治安防控、交通管理、任務(wù)保障、事件處置調(diào)度、多種類信息資源的整合共享為核心，打破部門警種壁壘，推進(jìn)數(shù)據(jù)融合共享，加強(qiáng)高端集成應(yīng)用，全方位構(gòu)建冬奧會(huì)安全保障技術(shù)體系，全力打造融合、可視、智能、協(xié)同、移動(dòng)的新型安保指揮模式。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)開放式、范圍廣、環(huán)境復(fù)雜、各方面條件極端嚴(yán)峻的實(shí)際情況融合多種物理手段，如紅外、激光、高壓脈沖、無(wú)線震動(dòng)傳感器等來(lái)精確檢測(cè)入侵并發(fā)送警情，建立人力無(wú)法到達(dá)區(qū)域的安保防線，構(gòu)建“遠(yuǎn)可探、中可管、近可打”的縱深防護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)低空、地面和地下三大區(qū)域的防控覆蓋，讓這道屏障更加全面、堅(jiān)固、安全。

航天長(zhǎng)峰安保項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等新技術(shù)，將傳感器、無(wú)人機(jī)等新技術(shù)產(chǎn)品融合運(yùn)用到安保指揮中，實(shí)現(xiàn)對(duì)入侵目標(biāo)的探測(cè)、定位、分類識(shí)別、軌跡跟蹤等功能，并可通過(guò)前端探測(cè)設(shè)備與聲光電聯(lián)動(dòng)機(jī)制，對(duì)攀爬翻越、掘地入侵、低空拋物、圍欄破壞等行為發(fā)布警報(bào)信息，及時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)告入侵異常事件。創(chuàng)新性地構(gòu)建了安保信息集成平臺(tái)，將前端視頻與二三維地圖自動(dòng)銜接、無(wú)縫拼接融合為一張三維實(shí)景超級(jí)地圖，構(gòu)筑全域“一張圖”的地圖底座，同時(shí)利用AR技術(shù)對(duì)治安防控要素資源進(jìn)行立體挖掘、智能標(biāo)注刻畫，使地理、預(yù)警、警力等各類隱性資源數(shù)據(jù)顯性化、顯性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域的數(shù)字化全景監(jiān)測(cè)。

從地面到高空，氣象產(chǎn)品多維度“觀云測(cè)風(fēng)”A4B4324B-629E-49AD-95F2-6E05D9290533

為給北京冬奧會(huì)提供良好的氣象數(shù)據(jù)服務(wù)保障，中國(guó)航天科工二院23所所屬航天新氣象公司為三大賽區(qū)提供氣象雷達(dá)、自動(dòng)氣象站、雪溫雪狀觀測(cè)儀等多型氣象產(chǎn)品，獲取不同高度、不同范圍、不同類別的氣象要素信息，為冬奧氣象保障提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

航天新氣象公司針對(duì)冬奧會(huì)特殊場(chǎng)地的氣象監(jiān)測(cè)需要，組織技術(shù)攻關(guān)小組專為冬奧會(huì)雪務(wù)觀測(cè)研制出無(wú)線便攜式雪溫雪狀觀測(cè)儀，自動(dòng)識(shí)別雪的狀態(tài)，實(shí)時(shí)將觀測(cè)結(jié)果傳輸?shù)街笓]部門，為賽事場(chǎng)地的短臨預(yù)報(bào)服務(wù)提供有力保障。在冬奧會(huì)三大賽區(qū)中，分布著航天新氣象近40套自動(dòng)氣象觀測(cè)站設(shè)備。它們像自帶行李箱的“小燈桿”立在賽道的山頂和山腰處，風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、雪深……每一個(gè)會(huì)影響身側(cè)運(yùn)動(dòng)員比賽狀態(tài)的氣象數(shù)據(jù)都在被實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)傳輸。

除了氣象設(shè)備的安裝維護(hù)，23所還參與了河北省氣象局和北京市氣象局冬奧氣象數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)。他們開發(fā)的冬奧專用版自動(dòng)氣象站組網(wǎng)平臺(tái)軟件，可以實(shí)現(xiàn)“秒級(jí)數(shù)據(jù)采樣、分鐘組包傳輸”，為冬奧“百米級(jí)、分鐘級(jí)”氣象預(yù)報(bào)的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

航天新氣象在冬奧會(huì)賽區(qū)部署安裝了風(fēng)廓線雷達(dá)和毫米波測(cè)云雷達(dá)，24小時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)速風(fēng)向，并對(duì)風(fēng)場(chǎng)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，24小時(shí)全天候開展云霧遙感探測(cè)，對(duì)發(fā)生降雪、降雨等天氣過(guò)程時(shí)的風(fēng)、雪、雨、云等氣象目標(biāo)進(jìn)行定量刻畫，分析了解賽區(qū)天氣規(guī)律，對(duì)賽區(qū)天氣變化過(guò)程做精細(xì)化預(yù)報(bào)。此外，在海陀山賽區(qū)，還部署著航天新氣象小型化全自動(dòng)高空氣象探測(cè)系統(tǒng)，能夠及時(shí)獲取高海拔的溫、濕、壓、風(fēng)等信息。從地基到空基，從一小點(diǎn)到一大片，探測(cè)范圍、要素不同的氣象設(shè)備組成了嚴(yán)密的氣象探測(cè)網(wǎng)，為冬奧氣象觀測(cè)提供“稠密”的數(shù)據(jù)服務(wù)。

以科技之“眼”打造冬奧名片

基于2022冬奧會(huì)延慶賽區(qū)智慧建造需求，航天建設(shè)、北京北控建設(shè)發(fā)展有限公司組成聯(lián)合體承接了冬奧會(huì)智慧建造云平臺(tái)服務(wù)項(xiàng)目，采用互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合研發(fā)的一套科技含量極高的工地智能化管理系統(tǒng)，重點(diǎn)為國(guó)家高山滑雪中心、國(guó)家雪車雪橇中心及延慶賽區(qū)A部分場(chǎng)館配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供云服務(wù)、智慧建造云平臺(tái)、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)處理等服務(wù)。

中國(guó)航天科工航天信息所屬捷文公司作為多家銀行的支付解決方案提供商，參與冬奧會(huì)支持保障單位支付終端數(shù)字人民幣支付改造項(xiàng)目，配合中國(guó)工商銀行、中國(guó)建設(shè)銀行，響應(yīng)國(guó)家推行數(shù)字人民幣的號(hào)召，順利完成冬奧會(huì)支持保障單位共計(jì)300余臺(tái)自助終端、近200臺(tái)支付機(jī)具的銀行卡支付、二維碼移動(dòng)支付和數(shù)字人民幣支付的全渠道支付功能升級(jí)工作，通過(guò)App或硬件錢包卡在閉環(huán)區(qū)域內(nèi)各個(gè)消費(fèi)場(chǎng)景便捷使用數(shù)字人民幣。

航天江南蘇州江南為北京冬奧會(huì)提供了公共衛(wèi)生服務(wù)保障項(xiàng)目，為張家口市第二醫(yī)院國(guó)家緊急醫(yī)學(xué)救援隊(duì)配套移動(dòng)醫(yī)院裝備，包含手術(shù)車、生活車、物資運(yùn)輸車、凈水儲(chǔ)水車、發(fā)電儲(chǔ)油車、宿營(yíng)車、通信指揮車、負(fù)壓救護(hù)車、救護(hù)車、CT檢查車、供電保障車等一系列車輛;為河北省疾病預(yù)防控制中心國(guó)家突發(fā)急性傳染病防控隊(duì)提供移動(dòng)微生物檢測(cè)車、防疫消殺車、理化檢測(cè)車等應(yīng)急保障車輛。

航天建設(shè)所屬航天設(shè)計(jì)院市政院承建了河北承德國(guó)家雪上項(xiàng)目訓(xùn)練基地圓盤滑雪滑冰機(jī)氣膜訓(xùn)練館項(xiàng)目，為運(yùn)動(dòng)員提供專業(yè)、豐富、舒適的訓(xùn)練體驗(yàn)，為國(guó)家隊(duì)備戰(zhàn)2022年冬奧會(huì)提供了穩(wěn)固保障。

為助力本屆冬奧會(huì)文件管理服務(wù)，確保機(jī)要文件傳遞安全，中國(guó)航天科工航天發(fā)展所屬航天開元科技有限公司承擔(dān)了冬奧組委智能文件交換與跟蹤系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目。該系統(tǒng)采用二維碼和智能交換箱等基礎(chǔ)產(chǎn)品，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)北京冬奧組委機(jī)要文件的信息化和智能化管理，保障了機(jī)要文件交換體系有效運(yùn)行，將原來(lái)的“人—人”交接模式轉(zhuǎn)換為“人—機(jī)”交接模式，形成了“無(wú)人值守”交換中心，避免機(jī)要人員在交換過(guò)程中面對(duì)面地交接工作，且全程監(jiān)控記錄人員行為，為切實(shí)做好疫情防控期人員流動(dòng)范圍提供服務(wù)保障。

中國(guó)航天科工二院706所愛威公司冬奧項(xiàng)目組完成車證、人證樣式設(shè)計(jì)、標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理、證件制作、人芯關(guān)聯(lián)、證件校驗(yàn)以及分包等大量工作，圓滿完成冬奧會(huì)票證系統(tǒng)保障項(xiàng)目，為其提供電子票據(jù)的防偽、制作及驗(yàn)查技術(shù)。

中國(guó)航天科工二院空間工程公司低軌寬帶互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將為冬奧會(huì)整體應(yīng)急通信保障工作發(fā)揮積極作用?？臻g工程公司利用低軌寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，與高軌衛(wèi)星、地面5G相融合，構(gòu)建具備衛(wèi)星、光纖鏈路互備、融合泛接入的應(yīng)急獨(dú)立核心網(wǎng)及精準(zhǔn)業(yè)務(wù)平臺(tái)的應(yīng)急通信系統(tǒng)，能夠?yàn)榫o急、嚴(yán)苛、復(fù)雜條件下網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通和高質(zhì)量服務(wù)提供良好的補(bǔ)充增強(qiáng)。

（作者單位：中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司）A4B4324B-629E-49AD-95F2-6E05D9290533