碳纤维编织“飞扬”梦，冬奥火炬里的上海智慧

来源: 周到 ┆ 时间: 2022-01-19 18:07:51

北京2022年冬奥会开幕已进入倒计时，这场体育盛会里凝结了不少上海智慧，由中国石化上海石化参与研发及生产的冬奥火炬“飞扬”就是其中之一。
它的外壳使用碳纤维及其复合材料制成，碳纤维的质量只有钢的四分之一，但强度却是钢的七到九倍，实现了火炬“飞扬”的轻、固、美。
眼前这只火炬，仿若两根丝带迎风飘舞，旋转上升，自上而下的纹样从祥云逐渐过渡到剪纸风格的雪花图案，最后在顶端化身为飞扬的火焰……
走近它，聆听它，就会发现，这只“飞扬”令世人惊艳的除了外观，更内藏着众多“黑科技”和动人的故事。

碳纤维“织”出美“飞扬”

2020年6月，应冬奥组委要求，上海石化组建团队为火炬“飞扬”研制碳纤维外壳。

所属先进材料创新研究院总经理林生兵第一时间就想到找样品。上海石化有几位员工是2008年北京奥运会火炬手，他拜访其中一位，取来“祥云”火炬参考。

然而困难超出了所有人的想象。“祥云”最上端燃烧部分采用铝合金材料，燃烧口在内壳中间；而“飞扬”的燃烧口在内壳和外壳中间，这要求碳纤维外壳必须承受住800℃以上的高温，而一般树脂和碳纤维复合材料只能经受200℃左右的温度。幸而林生兵团队找到了金山一家民企，他们的第三代聚硅氮烷树脂能够满足需求。

一个难题攻克了，下一个又接踵而至。

“祥云”火炬结构简单，而“飞扬”旋转上升，如丝带飘舞的造型怎么做？林生兵团队又是几经周折，慕名找到东华大学三维编织团队。200多锭碳纤维，从经向、纬向、法向三个维度像编织羊毛衫一样，解决了造型问题。

2020年10月初，林生兵带上2支“飞扬”外壳，兴冲冲进京“赶考”，向冬奥组委汇报展示。万万没想到，点火后一分钟不到，火炬竞出现两个火焰点，外壳还蹿起一股小火苗，且有起泡、开裂现象。众目睽暌，林生兵的笑脸僵住了，恨不得穿上隐身衣遁身而去。

回到上海，团队很快找到了原因：外壳成型温度不到位、且速度过快产生热胀冷缩。于是，此后他们在“马弗炉”中烧制时，先慢慢升温，再慢慢冷却，并找到一家制氢单位反复测试。烧制时间由原来半天延长至一天。

2021年春节后，林生兵再次进京，终于完成使命，成功解决了碳纤维复合材料耐燃烧、耐高温的重大难题，他多日紧锁的眉头舒展开了。

总装攻坚，“一虎口”藏着世界难题

正当林生兵以为能松一口气时，2021年3月，冬奥组委又布置过来新任务：由中国石化负责“飞扬”火炬的量产任务。

研制火炬外壳很难，“跨界”生产火炬也绝非易事。且不为人知的是，“飞扬”火炬配件研制和量产来自不同省市、不同性质的单位，最后要由上海石化这个“门外汉”总装，非常有挑战性。尤其是里面的减压阀、储氢气瓶属世界难题，而“飞扬”使用氢气燃烧，需要在一虎口的距离，将压力从420公斤力/平方厘米减至接近标准大气压，且保持稳定流量，这便是世界难题中的难题。

牵头承担火炬“飞扬”量产任务，既是国家对上海石化的考验，更是对上海石化的无比信任。上海石化党委十分重视，提出“要讲政治，为国家、为冬奥会作贡献”。创新研究院专门成立了11人服务保障团队，以及13人组装团队，林生兵是负责人——哪怕2021年9月初入院手术，林生兵依然每天在病床上协调指挥，一出院更迫不及待上班。他的团队也不知道，林生兵接受手术后还根据医生建议、先后4次接受巩固治疗，每一次都是从病房回家稍作休整，就转身进单位忙他的“飞扬”火炬去了。

终于，“飞扬”火炬样品通过冬奥组委检测和第三方验收，专家评价“飞扬”具备“轻、固、美”的特点，这次林生兵笑得合不上嘴。

冰火相约，跨越万里护圣火

“飞扬”火炬第一次在全世界面前亮相，是2021年10月18日在奥林匹亚的的北京冬奥圣火采集仪式上。仪式全球直播，数以亿计的观众在世界各地收看。仪式只许成功，不许失败。

上海石化仪控中心首席技师富小青、先进材料创新研究院战略合作部副经理（主持工作）胡晓，作为“火种护卫队”的技术人员，要确保每一棒火炬安全点燃，每一次传递都顺利进行，肩负的压力可想而知。

“公司下达这项任务，我感到无比光荣，但没想到有这么多挑战在等着我。”富小青说。整个火炬点燃和运送过程中，最大的挑战是火炬点燃仪式上第一棒的安全性。第一棒火炬从赫拉神庙的采火器中取得火种，整个过程举世瞩目。根据航空货运规定，火炬燃料属于危险品，火炬运输至雅典，火炬内燃料是平时的三分之二，这意味着燃料的储备十分有限。“以往出现火炬无法点燃的情况有不到5%的概率。为了达到0%，我们不断试验。”

10月19日，火种交接仪式于雅典帕纳辛奈科体育场举行。富小青和胡晓又遇到了新问题。

“那天的风特别大，把火苗吹成了90度。我们都提心吊胆，时刻盯着火炬，生怕出现问题。”而这一路，两人不仅要负责火种顺利交接，还要负责规定范围内突发事件的辅助安保工作。“任何意外的发生都会导致交接仪式不完美，我们必须提高政治站位，确保万无一失。”胡晓说。

火种登上回国的飞机，富小青和胡晓依然不敢掉以轻心，轮流值守，密切关注火种，确保火种在运回中国的途中不能熄灭。直到20日上午，火种安全降落北京，任务才算圆满完成。

对于富小青、胡晓赴希腊参加火种采集和交接仪式，完美地完成了任务，11月23日北京2022年冬奥会和冬残奥会组织委员会特别向上海石化发来感谢信。

感谢信称，富小青、胡晓勇于担当、尽职尽责，克服重重困难，体现了高度的敬业精神和高尚的奉献情怀，为火种采集和交接工作圆满完成作出了贡献。

按照计划，本月中旬，1200支冬奥火炬就会启程运往北京，林生兵、富小青、胡晓和他们的团队也将奔赴北京，继续为冬奥火炬提供组装和传递保障服务。