□ 本刊記者 胡擁軍 通訊員 李 娟

1月28日，中國(guó)石化冬奧火炬?zhèn)鬟f服務(wù)保障團(tuán)隊(duì)在為火炬安裝儲(chǔ)氫罐。胡慶明 攝

2022年1月27日，由中國(guó)石化牽頭中國(guó)航天科技等企業(yè)組織量產(chǎn)的1200支冬奧火炬“飛揚(yáng)”，順利交付北京冬奧組委。歷時(shí)1年半的火炬攻堅(jiān)戰(zhàn)，取得了決定性勝利。

火炬以祥云紋樣打底，自下而上從祥云紋樣逐漸過渡到剪紙風(fēng)格的雪花圖案，旋轉(zhuǎn)上升，如絲帶飄舞，最后在頂端化身為飛揚(yáng)的火焰?！帮w揚(yáng)”不僅外形極具動(dòng)感和活力，外殼與內(nèi)核也極具科技含量。外殼可耐800攝氏度氫氣火焰燒灼，可抗極寒天氣冰凍，能經(jīng)受冰與火的考驗(yàn)；內(nèi)核狹小空間里裝載一套儲(chǔ)氫罐及燃燒器，保證火焰飽滿耀眼，可抵御10級(jí)大風(fēng)和暴雨。

回眸研發(fā)之路，從2020年6月接受火炬制造任務(wù)，9月拿到火炬樣品，到2021年2月火炬正式揭秘，再到12月底完成量產(chǎn)，一年半來，廣大科技工作者歷經(jīng)艱辛，攻克了一個(gè)個(gè)科技難題，終于鑄就了輕、固、美的“飛揚(yáng)”火炬。它的背后，浸潤(rùn)著石化人、航天人等不斷創(chuàng)新、追求卓越的精神，讓每一支火炬，透射出科技之光。

主動(dòng)請(qǐng)纓，展示石化責(zé)任擔(dān)當(dāng)

舉辦好2022年第24屆冬奧會(huì)，是國(guó)之大者。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要突出“簡(jiǎn)約、安全、精彩”的辦賽要求，為世界奉獻(xiàn)一屆精彩、非凡、卓越的冬奧盛會(huì)。北京冬奧會(huì)是我國(guó)重要?dú)v史節(jié)點(diǎn)的重大標(biāo)志性活動(dòng)，火炬作為會(huì)徽和吉祥物以外最重要的冬奧會(huì)要素，其設(shè)計(jì)和制造被北京冬奧組委列為科技冬奧體現(xiàn)的重點(diǎn)。

2020年4月，北京冬奧組委面向全社會(huì)公開征集火炬外觀設(shè)計(jì)方案。他們第一時(shí)間想到了中國(guó)石化的碳纖維技術(shù)。2018年，上海石化迎來了一個(gè)特殊的訪問團(tuán)，其中包括一些體育界人士。上海石化副總經(jīng)理、碳纖維專家黃翔宇在介紹中國(guó)石化碳纖維技術(shù)時(shí)驕傲地說：“碳纖維的質(zhì)量只有鋼的1/4左右，但是強(qiáng)度是鋼的7至9倍。我們的碳纖維不僅能做奧運(yùn)會(huì)火炬，而且更輕、更堅(jiān)固?！本褪沁@么一句不經(jīng)意的話，開啟了中國(guó)石化和冬奧火炬的緣分。

面對(duì)火炬制造時(shí)間緊、要求高的重任，在“行，還是不行”的問詢之間，中國(guó)石化擲地有聲：“不僅行，而且一定要干好！”這既是憑借多年來深耕碳纖維領(lǐng)域掌握的先進(jìn)技術(shù)的底氣，更彰顯中國(guó)石化講政治、顧大局、負(fù)責(zé)任的企業(yè)形象。

制造冬奧火炬碳纖維外殼研制的光榮使命落在了上海石化的肩上，他們發(fā)揮碳纖維生產(chǎn)基地的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，利用研發(fā)制造碳纖維復(fù)合材料火炬外殼的契機(jī)，加快推進(jìn)碳纖維及其復(fù)合材料核心技術(shù)攻關(guān)。

碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，被譽(yù)為“黑黃金”、21世紀(jì)新材料之王，有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。上海石化從2008年開始就開展碳纖維技術(shù)攻關(guān)，承擔(dān)完成多項(xiàng)國(guó)家“863”“973”計(jì)劃和中國(guó)石化重大課題，形成從原絲、預(yù)氧化、碳纖維到復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新能力，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)成套技術(shù)，已申請(qǐng)?zhí)祭w維相關(guān)專利274項(xiàng)、授權(quán)165項(xiàng)，居國(guó)內(nèi)第一、全球第三。當(dāng)前，上海石化正全力推進(jìn)1.2萬噸/年48K大絲束碳纖維、百噸級(jí)高性能碳纖維等項(xiàng)目建設(shè)，加快打造碳纖維及復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)。

牽頭組隊(duì)，協(xié)同創(chuàng)新攻關(guān)火炬

2020年6月，上海石化接到任務(wù)，立即成立了由黨委書記、董事長(zhǎng)吳海君為總負(fù)責(zé)人，副總經(jīng)理黃翔宇為技術(shù)負(fù)責(zé)人的攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，牽頭在滬高校、央企科研院所、小微企業(yè)等相關(guān)合作團(tuán)隊(duì)開展火炬外殼用碳纖維的研發(fā)。

當(dāng)時(shí)火炬設(shè)計(jì)方案還沒出來，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)參照2008年北京奧運(yùn)會(huì)的火炬樣式，提前演練，一邊制造，一邊琢磨，先做了幾支火炬進(jìn)行試驗(yàn)。

盡管抱著雄心壯志，但9月底正式拿到火炬樣品時(shí)，合作團(tuán)隊(duì)都不由心頭一緊。一方面，“飛揚(yáng)”形狀飄逸，如何使碳纖維的火炬外殼既要接受形狀不規(guī)則的挑戰(zhàn)，又能經(jīng)受耐火抗高溫的考驗(yàn)？另一方面，“飛揚(yáng)”內(nèi)外飄結(jié)構(gòu)精巧，又如何讓儲(chǔ)氫罐、燃燒器在小小的螺螄殼里做好道場(chǎng)，確保氫氣燃燒系統(tǒng)呈現(xiàn)出飽滿耀眼的火焰狀態(tài)？

面對(duì)挑戰(zhàn)，科研團(tuán)隊(duì)擺開了戰(zhàn)場(chǎng)。由于火炬外殼的不規(guī)則性，成為火炬制造中的第一大難點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)決定，由東華大學(xué)采用三維立體編織，這是一項(xiàng)高科技。每束碳纖維，由1.2萬根碳纖維絲組成。三維編制，就是從三個(gè)維度，直接將碳纖維編織成火炬形狀，再用特殊樹脂成型。經(jīng)過三維立體編織，最終織成的火炬外殼看不出任何接縫與孔隙，整個(gè)造型渾然一體，不僅極大地增加了火炬強(qiáng)度，耐沖擊、抗摔打，而且外形更具立體感。

觀眾在觀賞由中國(guó)石化自主研發(fā)生產(chǎn)的冬奧火炬。胡慶明 攝

讓火炬能夠經(jīng)受800攝氏度高溫炙烤，是火炬制造中的第二大難點(diǎn)。碳纖維材料本身比較柔軟，只有與樹脂材料復(fù)合后，才能堅(jiān)如鋼鐵。碳纖維耐火，但絕大多數(shù)的樹脂材料溫度達(dá)到500攝氏度就會(huì)化為灰燼。就在一籌莫展之際，上海金山區(qū)一家小微企業(yè)說，他們研發(fā)了一種樹脂，能耐火。這種聚硅氮烷樹脂兼具有機(jī)物附著力強(qiáng)和無機(jī)物耐高溫的特點(diǎn)，并且集耐腐蝕、耐磨損和防污防水、超薄膜等優(yōu)點(diǎn)于一身。但是，在多次燃燒試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)火炬有起泡、開裂等現(xiàn)象，經(jīng)過不斷優(yōu)化工藝，才最終解決難題。

如何安置火炬的燃燒系統(tǒng)，則是火炬制造的第三大難點(diǎn)。火炬由外飄帶和內(nèi)飄帶組成，外形好看，但內(nèi)部空間狹小。要把一個(gè)儲(chǔ)氫罐和一整套燃燒器安置在火炬里面，儲(chǔ)氫罐就必須做得越小越好，但又必須保證火炬長(zhǎng)時(shí)間燃燒。這是一對(duì)繞不開的矛盾。航天科技團(tuán)隊(duì)經(jīng)過無數(shù)次反復(fù)試驗(yàn)，終于找到了解決方案。他們將儲(chǔ)氫罐做小，并加大儲(chǔ)存壓力，以增加氫氣容量。同時(shí)，配套微型減壓閥，在使用時(shí)打開減壓閥，將上百公斤壓力降到一公斤。

3個(gè)月的技術(shù)攻關(guān)，形成了從碳纖維生產(chǎn)、復(fù)合材料制備到產(chǎn)品終端應(yīng)用的一站式解決方案，解決了碳纖維復(fù)合材料耐高溫、耐燃燒，以及采用氫氣為燃料這兩大難題，并形成了兩大科技創(chuàng)新亮點(diǎn)。一是以碳纖維復(fù)合材料制作火炬外殼，成為世界首創(chuàng)。其間，破解了碳纖維復(fù)合材料火炬外殼在1000攝氏度高溫制備過程中起泡、開裂等難題，實(shí)現(xiàn)了在燃燒溫度大于800攝氏度的氫氣燃燒環(huán)境下正常使用，重量較鋁合金外殼輕20%以上，呈現(xiàn)出了輕、固、美的特點(diǎn)，并且手感十分舒適，沒有傳統(tǒng)金屬材料的冰涼感。二是火炬采用氫氣為燃料，實(shí)現(xiàn)零碳排放。同時(shí)，解決了火焰顏色與穩(wěn)定性、高壓儲(chǔ)氫、減壓供氫裝置、氫能安全利用等多項(xiàng)技術(shù)難題。

2021年2月4日，在北京2022冬奧會(huì)倒計(jì)時(shí)一周年活動(dòng)上，“飛揚(yáng)”火炬一揭開神秘面紗，就贏得世界驚嘆。

再扛重任，不辱使命圓滿完成

原本以為完成了火炬研發(fā)攻關(guān)任務(wù)后，團(tuán)隊(duì)可以松一口氣了。2021年3月，北京冬奧組委文化活動(dòng)部提出要讓中國(guó)石化承接手持火炬量產(chǎn)項(xiàng)目。按照北京冬奧組委火炬量產(chǎn)項(xiàng)目整體工作部署，上海石化再次肩負(fù)起產(chǎn)業(yè)鏈鏈長(zhǎng)的責(zé)任，整合火炬生產(chǎn)的中下游產(chǎn)業(yè)鏈。

為加強(qiáng)冬奧火炬生產(chǎn)項(xiàng)目的組織領(lǐng)導(dǎo)，上海石化成立項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組，有效推進(jìn)工作對(duì)接和過程管控。經(jīng)過考察和樣品測(cè)試驗(yàn)證，最終確定了冬奧火炬各部件加工企業(yè)。一個(gè)集火炬外殼—內(nèi)飄帶—燃燒系統(tǒng)—火種燈—終端檢測(cè)—交付產(chǎn)品于一體的總流程，在上海、北京、江蘇、廣東、河北等地的五大基地迅速建立并快速運(yùn)轉(zhuǎn)起來。

火炬量產(chǎn)，并不是從流水線上出來，而是每一支火炬都要經(jīng)過三維編織、材料復(fù)合、打磨、上色、裝配等一道道工序，有的工序只能靠手工完成。手工作業(yè)，就會(huì)有技術(shù)指標(biāo)上的正負(fù)偏差。此外，每一支火炬的零件，分布在不同地方、不同團(tuán)隊(duì)。如何保證從各個(gè)地方匯攏過來的火炬部件在裝配中嚴(yán)絲合縫，保證每一支火炬都一模一樣？

面對(duì)一只只攔路虎，他們加強(qiáng)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、協(xié)調(diào)指揮和各方聯(lián)動(dòng)。團(tuán)隊(duì)把火炬設(shè)計(jì)師請(qǐng)到現(xiàn)場(chǎng)，在充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)靈感的同時(shí)，從火炬內(nèi)外飄帶各部件的外形、棱角、顏色、裝配，到氫氣瓶樣件、控氫閥、燃燒效果，再到火種燈外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、操作便捷性等，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝，以確保整個(gè)制造工藝不留死角，精準(zhǔn)到位。

2021年9月中旬，用于冬奧會(huì)火種采集的丙烷火炬量產(chǎn)樣品順利通過了北京冬奧組委組織的兩次現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和第三方驗(yàn)證驗(yàn)收，總體達(dá)到要求。9月22日，上海石化向冬奧組委正式交付115支丙烷火炬及火種燈、引火棒等部分周邊產(chǎn)品，順利完成冬奧組委交付的首批量產(chǎn)任務(wù)；26日啟運(yùn)希臘雅典，用于10月18～20日的火種采集、交接和運(yùn)回等工作。上海石化派出兩名核心骨干，為希臘雅典火種采集和北京火種歡迎儀式保駕護(hù)航。在希臘雅典火種采集、交接期間，“飛揚(yáng)”所經(jīng)之處，引來萬眾矚目。

從2021年9月至12月底，各團(tuán)隊(duì)聚焦火炬量產(chǎn)任務(wù)，集中資源和力量，細(xì)化量產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)度，嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)督造和質(zhì)量管控，終于按時(shí)保質(zhì)保量完成了1200支冬奧火炬量產(chǎn)的政治任務(wù)。

2022年1月17日，1200支火炬從上海石化啟程運(yùn)往北京。1月27日，在冬奧火炬交付儀式上，1200支火炬正式交付北京冬奧組委。