航空材料技术彰显奥运之美
发布时间：2008-09-09字体：【大 中 小】 【打印】 【关闭】
北京奥运会开幕式总导演张艺谋在记者招待会上说：我认为在所有的创意中，最值得骄傲和自豪的是那张纸。在全世界运动员的参与下，形成了伟大的作品。画的名字：我们共同的家园。 （据10日中央台新闻联播）
张艺谋对媒体记者表示，令导演组和团队颇为得意的巨幅画卷是全世界最大的行为艺术、无价之宝，“没有任何可能性使全世界204个国家和地区的最优秀的年轻人集合起来帮你做这件事情，哪怕帮你踩脚印。”
（据《北京青年报》）
“这是一届真正的无与伦比的奥运会！”国际奥委会主席罗格对北京奥运会给予了极高的赞誉。当人们在赞叹奥运会开幕式的宏伟和主火炬塔的壮丽时，可能不会想到，留住奥运之美的高科技中，航空材料技术在其中扮演了十分重要的角色。
作为全国最大的材料工程研究中心之一的中国一航北京航空材料研究院（简称一航材料院），2007年7月，接到第29届奥运会开闭幕式运营中心的邀请，研制开幕式演出道具“奥运纸”和鸟巢主火炬台的特殊防护材料。这神圣而光荣的使命让航材院科技人员激动不已，同时也为此付出了巨大努力。他们为实现科技与艺术、科技与体育的完美结合付出很多不为人知的艰辛，用智慧和勇气创造了奇迹，保证了奥运会的成功举办，完美地体现了科技奥运的理念。
流光溢彩“奥运纸”
精美绝伦的北京奥运会开幕式获得了世界各国的赞誉，展现了灿烂的中华文明，通过高超的技术手段和演员的精湛表演，向全世界４０多亿电视观众献上了一道具有悠久中国文化底蕴的精美视觉盛宴。
在开幕式的文艺演出中，最为出彩的，莫过于平铺在表现中国历史与文化的巨幅“画卷”中那张神奇的“画纸”。从开幕式最开始舞蹈者用身体画出水墨画，到小朋友为黑白的水墨画着色，再到全体运动员用脚印完成巨画，直至北京奥组委主席刘琪、国际奥委会主席罗格讲话，运动员代表、裁判代表宣誓，火炬接力活动都在“画纸”上进行。这张“画纸”成为开幕式最引人注目的亮点。开幕式结束后，总导演张艺谋在记者招待会上说：“我认为在所有的创意中，最值得骄傲和自豪的是那张‘纸’。在全世界运动员的参与下，形成了伟大的作品。”而这张特殊的“画纸”是我院复合材料及应用研究室的科技人员用航空技术为奥运会开幕式特制的。
“导演只说出创意，没有技术指标，也没有标准，研制工作只能在探索中进行。”复合材料及应用研究室该项目负责人、高级技师刘京林谈及研制“画纸”时遇到的重重困难十分感慨。当时，导演提出研制一个代表中国古代“四大发明”之一的纸的道具，取名“奥运纸”。尺寸为36米×14米，要有纸的感觉、能透光，又要具备作画等功能，重量轻，具有柔韧性、坚固性，能承受空中威亚吊挂和承载演员跳舞。接下该制作项目，大家心里都明白：这一任务既令人感到骄傲和自豪，同时也承担着巨大的责任和风险。
实现导演的艺术创意需要一个技术创意的过程，即选什么材料、怎样制作。对各种航空材料了然于胸的项目组对“造纸”材料进行了大量的调研和试验，对选择的铝蜂窝、泡沫塑料等几十种材料进行了大量的优化实验，最终确定了“画纸”的夹芯材料为2厘米厚的新型塑料蜂窝板材，外面加上高分子膜材蒙皮。
复合材料进行粘接固化，必须具备时间、压力、20℃左右的温度和洁净的环境等条件。36米×14米的“画纸”，平铺开来比一个篮球场还大。对如此超大的制件进行整体拼接是前所未有的，且不说没有那么大的研制场地，现有的工艺和热压罐等设备均用不上，就是制作“画纸”的材料都与以往的航空材料不同，难以粘接，而一块块蜂窝板如果拼接不牢就会影响整体强度。刘京林带领着项目团队的20多名工人来到大兴开闭幕式排练场，吃住在条件简陋的兵营宿舍，露天土地操场当作研制现场，光2.4米×1.2米的蜂窝板就用了180多块，一块块地拼合裁剪胶接，采用常温固化胶粘剂胶接固化的工艺，创新性地用抽真空加压的方法增强蒙皮与蜂窝的粘接强度。
然而，如何让这个复合材料制作的重达1.6吨的庞然大物能吊在空中且安全、可靠，吊点装置设计又是一个更大的难题。经过多种方案的设想对比，刘京林根据材料结构的特点和最佳受力模式，设计出既不影响“画纸”的整体外观，又能满足承载极限的高强玻璃钢吊点装置及制作模具。
在整体胶接的十几天里，“画纸”研制饱受风霜雨雾的侵袭，8℃的低温、潮湿，恶劣的气候给室外胶结固化带来极大困难。最让人心痛的是，一场大雨把整个工作现场全淹了，满地泥泞。被雨水浸泡过的未胶接的板块蒙皮收缩变形，拉不开，抻不平，严重影响了蒙皮与蜂窝的胶结和外观效果。工人们又掏又扫，用棉纱一点一点地把“画纸”上的雨水擦净，晾干，再重新来。在最困难的时候，研究室领导给予了大力支持，研制人员相互鼓励，为北京奥运会成功举办做贡献、为材料院争得荣誉成为他们顽强坚持的动力。
冒着冬季的寒冷，刘京林与工人们克服种种困难在室外昼夜加班，凭借着精湛的制作工艺技术，在短时间里完成了“画纸”的整体胶接固化。当第一张“奥运纸”试制出来后，经过各种动载试验、投影实验及大风、暴雨的考验，验证了“画纸”材料和结构的可行性及吊点装置的安全可靠性，顺利通过专家验收。
“导演想法多，创意新，不断变化。而他们的任何一个新想法，对我们来说都是一个巨大的工作量。”老刘说。经过了多次改动，根据排练演出的要求，项目组又连续完成了两块“画纸”的研制任务，使研制工作达到了与开幕式排练同步的要求。
6月初，六十多名武警战士用专用拖车将第三张“画纸”运进鸟巢。在长达两个月的节目演练过程中，这张“纸”经受住了几十次空中威亚的起吊和上万名演员演练的各种考验，被运营中心领导戏称为“功勋纸”。
“画纸”正式亮相是7月16日的鸟巢彩排。暗夜中，各种投影灯光透过“画纸”展现了美轮美奂的图景，而“画纸”则像一块美玉，晶莹剔透。“画纸”得到了导演组的认同。老刘暗暗下决心，一定要高质量完成研制任务，最终的“画纸”，要让它像玉一样，没有瑕疵。随着排练工作的不断调整和改进，第四张20米×11米的“画纸”亮相在开幕式的夜晚。它利用36个吊点时起时落，舞者、儿童、各代表团运动员共同绘成山、水、太阳、彩虹的一张色彩斑斓的画卷，成为奥运会开幕式的一根主线，贯穿于开幕式始终。
当观众席上爆发出阵阵欢呼声时，刘京林带领项目团队在地下舞台通道做着演出技术保障工作。辉煌的开幕式结束时，老刘终于松了一口气，欣慰的笑容里透露着疲惫。
和谐吉祥“中国红”
开幕式上，高举火炬的我国著名运动员李宁腾空飞翔，沿着徐徐展开的“画卷”，以“飞天步”跑到主火炬塔旁点燃了导火索。瞬间，圣火盘旋而上，在火炬塔顶部喷薄而出，把第29届北京奥运会开幕式推向最高潮！节目直播时，百慕工程公司技术部副部长师华在家里静静地盯着电视屏幕，将目光聚焦在如卷轴般“卷”起来、红底祥云的奥运会主火炬塔，参与研制的点点滴滴的往事在心中再次浮现。
2007年7月，正当复合材料及应用研究室研制道具“画纸”的同时，师华承担了为主火炬台研制特殊防护装饰材料的技术研发工作。当时，出于保密的考虑，奥运会开闭幕式运营中心的相关人员只说是用于室外不锈钢耐高温的红、白色防腐涂料，要在经受长达近20天、平均400℃～600℃的高温以及风吹、日晒、雨淋后，依然保持颜色鲜艳、靓丽如新，即在防腐的基础上要达到非常好的外观装饰效果。只有苛刻条件下的涂料效果要求，没有详细的设计指标。师华推测，研制的涂料极可能是用于奥运会主火炬防护的。于是，他根据奥运会召开阶段可能遇到的天气状况、使用环境和使用周期先期设计了技术指标和考核方法。
耐高温涂料原是为航空需求进行的技术研制，主要用于飞机尾喷热腐蚀防护以及地面燃机热腐蚀防护，后来拓展用于民用的汽车尾气消音器、热交换器及管道、火力发电厂尾气排放消音器等等。但那些都是着重于防护功用，对装饰性的要求很低，而像火炬这样有着如此之高标准要求的技术，在国内还是首次，这给师华和他的课题组带来了极大的考验。与此同时，由于主火炬的色彩及图案设计方案的多次更改，给该课题的研究带来了更多的困难。
主火炬塔是由整整1026块1毫米厚的不锈钢板做成，其造型设计为外层由一层鲜亮的红色“外衣”围绕，托出中国传统的纸卷轴般的洁白“祥云”，象征和谐、吉祥。要为主火炬穿上漂亮的红白外衣，颜料在高温条件下变色是最大的难题。特别是主火炬上部的“祥云”与火焰距离更近，要保证“红衣”红的鲜艳，“祥云”白的圣洁、飘逸，经受住烈火的考验，更不能起泡、剥落。师华一方面向运营中心负责火炬研制的同志建议，在火炬的外形结构设计上产生气流，带走一定的热量；另一方面，对国内外的颜料进行精心挑选，一点点研磨，一样样做实验，通过颜色复配研制新的复合颜料，尽量将变黑问题克服掉。
在那段日子里，实验室成为了他的家，工作台成为了他的战场。多少个日日夜夜，他与课题组的同事紧张奋战，废寝忘食，反复试验。他将每次试验的配方用数字命名，从001号一直到600多号，进行了大量的配方设计优化和性能测试评价试验，经过近8个月的艰苦探索，终于攻克了火炬耐温材料抗高温分解与降解、耐急热与急冷以及高温下的保光率和保色率等多个技术难题，使涂料达到了设计中心对色彩和热震性能、稳定性、光泽度等的要求。经过了千余次试验、考核，当红的晶莹、艳丽的涂装样板摆在了总导演张艺谋的面前时，“这个颜色非常漂亮，就是我想要的，就叫‘中国红’吧。”送涂装样板的公司销售经理马震回忆当时张导这样表示了对涂料的满意。
7月28日, 在距离奥运会开幕式仅有十天时，百慕工程公司又接到新的任务，要用最短的时间为主火炬点火器研制出黑色耐高温涂料。师华昼夜连续攻关，伴随着多少个不眠之夜，终于按照要求的时间节点，实现了涂层在120#汽油火焰下20秒灼烧外观没有变化的优异结果，完全达到了设计要求。
“涂料效果很好！”奥运会还未结束，开闭幕式运营中心的负责人就打来电话，对火炬的耐高温性能和鲜艳色彩十分满意，并表示，涂料性能已大大超出设计使用20天时间的要求，奥运会结束后，主火炬塔不需要进行再涂装，即可继续担任残奥会主火炬塔的任务。
航空科技融入奥运梦想
本届奥运会上，我院的航空材料和工艺技术多项服务于北京奥运会，充分体现了我院的技术水平、技术实力和航空产品的高质量。
在与国内外知名品牌激烈竞争中，“百慕牌”系列国防涂料先后在奥运会众多场馆建设中得到应用推广。2006年，为筹备奥运会，国家奥林匹克体育中心英东游泳馆进行全面改扩建工程，馆内外钢结构的长效防腐仍然选用百慕牌涂料进行喷涂。他们认为，亚运会场馆建设时使用的百慕牌涂料，经过17年泳池热气熏蒸的考验，至今完好如初、色彩艳丽，大大超出设计使用10年的要求，证明了航空材料的可靠性。选用百慕牌涂料进行防腐的还有国家游泳中心（水立方）、北京五棵松体育中心棒球场等体育场馆的钢网架，以及奥林匹克公园内的国家会议中心、国际会展中心等的钢网架和奥运会的交通指示牌等。
“或许，我们可以做得更多。”院长李晓红在接受采访时说：“材料产业是一个基础性产业，有很强的通用性，市场发展空间也很大。市场有多大，我们的能力就要有多大。我院愿景是‘引领航空材料技术，打造高新材料产业’，就是不仅要在航空材料领域做技术上的领先者，还要融入国民经济主战场，为国家的经济发展服务。航空材料技术在本届奥运会上的应用应该是航空材料研究领域诠释科技奥运的最好尝试。”
从系列化的三防涂料到钛合金高尔夫球头、汽车冲压器叶轮等，航空材料正渐渐从高精尖的航空领域惠及大众。这个过程必将因为科技奥运而更加迅速，使我们更多感受到科技的魅力，这也将更加长久地在我们心中留住奥运之美。
■宣传文化部 郎小兵
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