中国科技精彩“飞扬” ——中国石化牵头开展冬奥火炬研发和量产纪实

  图为上海石化冬奥火炬量产团队元旦期间组装火炬“飞扬”。李英豪 摄 

开栏的话：还有不到1个月，北京冬奥会就要开幕了。自成为北京冬奥会官方合作伙伴以来，中国石化积极履行职责使命，投身各项筹备工作，在场馆建设、能源供应、物资保障、志愿服务等方面倾力奉献。本报即日起推出《洁净能源 为冬奥加油》专栏，讲述中国石化助力冬奥的故事，敬请关注。

1月4日是北京冬奥会倒计时一个月，“飞扬”火炬再次成为焦点。

2021年2月4日，在距离北京冬奥会开幕倒计时一周年之际，北京冬奥会、冬残奥会火炬“飞扬”揭开面纱。旋转上升，如丝带飘舞的冬奥火炬，兼具动感与活力。火炬“身上”的红色和金色线条随转动而上下贯通，象征着激情的冰雪赛道，也代表着永恒的火种光明向上，传递着人类生生不息，向往和平、追求卓越的期望和奥林匹克运动的力量。

“飞扬”火炬的背后，是石化人不断创新、追求卓越的故事。

中国石化认真贯彻落实习近平总书记重要指示批示精神，心怀“国之大者”，除了为北京冬奥会、冬残奥会基础设施建设和赛事运营提供洁净能源保障以外，还肩负起产业链链长责任，牵头进行冬奥火炬研发攻关和量产工作，实现全球首次以碳纤维复合材料制作奥运火炬外壳，助力绿色奥运。

缘起：坚决履行央企责任担当，让“黑黄金”变身冬奥火炬

2018年，上海石化迎来了一个特殊的访问团，其中包括一些体育界人士。上海石化副总经理、碳纤维专家黄翔宇在介绍中国石化碳纤维技术时骄傲地说：“碳纤维的质量只有钢的1/4左右，但是强度是钢的7至9倍。我们的碳纤维不仅能做奥运会火炬，而且更轻、更坚固。”

就是这么一句不经意的话，开启了中国石化和冬奥火炬的缘分。

2020年4月，北京冬奥组委面向全社会公开征集火炬外观设计方案。他们第一时间想到了中国石化的碳纤维技术，开始寻求合作的可能性。

时间紧、任务重、要求高，行还是不行？

“不仅行，而且一定要干好！”中国石化坚决履行央企责任担当，凭借多年来深耕碳纤维领域掌握的先进技术，主动承担起冬奥火炬外壳研制的任务，决定由上海石化牵头进行冬奥火炬碳纤维外壳的攻关。

“集团上下高度重视，党组领导多次作出指示：一定要造出一把富有高科技含量的冬奥火炬，展示中国石化科技创新实力，展现中国石化讲政治、顾大局、负责任的企业形象。”黄翔宇回忆道，“我们整个团队备受鼓舞，充满斗志！”

上海石化第一时间成立由公司主要领导为总负责人、黄翔宇为技术负责人的攻关团队，并全程牵头组织相关合作团队开展火炬外壳用碳纤维的研发，排定任务书、时间表、责任人。“当时火炬设计方案还没出来，为了抢工期，我们提前演练，参照2008年北京奥运会的火炬样式，制作了好几把火炬。实践证明，碳纤维火炬除了能够还原样式，还做到了更轻更坚固，大家都觉得这事儿成了！”项目主要负责人之一、上海石化先进材料创新研究院总经理林生兵介绍。

2020年9月22日，经北京冬奥组委主席办公会研究决定，名为“飞扬”的作品，成为北京冬奥会、冬残奥会的火炬设计方案。为更好贯彻绿色奥运理念，本次冬奥火炬将创新使用氢能和碳纤维技术。2020年9月23日，北京冬奥组委召集会议，前来参会的不仅有设计方，还有中国石化碳纤维材料方面的专家和航天科技氢能燃烧方面的专家。

万事俱备，各方就位，火炬“飞扬”呼之欲出。

攻关：打响协同创新攻坚战，用“黑科技”让冬奥火炬“轻、固、美”

由于前期试验成功，上海石化火炬攻关团队信心满满。然而，现实却给他们泼了一盆冷水。

“2020年10月，我们拿到设计团队3D打印出来的火炬样品时，全都傻眼了。”上海石化全程参与项目攻关的沈海娟告诉记者。

设计师手中的“飞扬”，不仅形状飘逸，还分为内飘带和外飘带，最终需要将二者完美地卡在一起。如何使碳纤维的火炬外壳既能接受形状不规则的挑战，又能经受耐火抗高温的考验？同时，“飞扬”火炬虽然比2008年北京奥运会的火炬大，但仍算小巧的体积。如何让储氢罐、燃烧器“螺蛳壳里做道场”，既确保氢气燃烧系统呈现出饱满耀眼的火焰状态，又确保小巧的储氢罐里的氢气能够燃烧足够的时间？

困难挑战接踵而至，火炬攻关团队两路人马分别摆开“战场”。

一路，由上海石化总牵头，组织东华大学、云路复材公司三维编织团队，负责火炬外壳三维编织技术研发、生产，镭雕喷涂上色、组装，最大程度还原火炬灵动的外形；与中核集团核八所、库贝化学公司合作，研发碳纤维复合材料，以满足火炬耐高温、耐火烧的需求。另一路，由航天科技、航天科工集团抽调内部研发单位，分别研发氢气火炬、丙烷火炬的内飘带和燃烧系统。

一场协同创新的攻坚战，围绕“飞扬”火炬全面展开。在火炬外壳研制的3个月内，攻关团队逐一攻克多项技术难题，形成了从碳纤维生产、复合材料制备到产品终端应用的一站式解决方案。

用碳纤维做火炬又轻又坚固，而且与以往铝合金做的火炬相比，可以保证火炬在冬季低温下传递时，有更好的手感。然而，碳纤维本身并不耐高温，更不耐火烧，这是主要的难题之一。为了解决该问题，上海石化与中核集团核八所携手攻关，引入高性能树脂，与碳纤维一起做成碳纤维复合材料，最后通过工艺调整，把火炬上半段燃烧端在1000摄氏度以上高温中进行特殊处理，有效解决了在高温制备过程中火炬外壳起泡、开裂等难题，实现了燃烧温度大于800摄氏度氢气燃烧环境下正常使用。

以碳纤维复合材料制作奥运火炬外壳，不仅是世界首创，而且创新实现了火炬外壳重量较铝合金外壳轻20%以上，呈现出“轻、固、美”的特点。

最终，经专家鉴定和实践检验，碳纤维氢能火炬安全可靠性高，可抗10级大风和暴雨，能在极寒天气中使用。在解决复杂难题的同时，兼顾了轻量化、小型化、外形匹配要求。

“飞扬”火炬正式发布后，兼具中华民族传统特色和现代科技含量的冬奥火炬得到了一致认可和较高评价。

量产：肩负产业链链长职责，确保冬奥火炬“翻山过海”顺利传递

历经“九九八十一难”，总算交出了完美答卷，上海石化火炬攻关团队还来不及喘息庆祝，新的任务就已到达：2021年3月，北京冬奥组委提出，中国石化以北京冬奥会官方合作伙伴的身份，承担手持火炬量产项目。

2021年4月28日，中国石化集团公司领导到上海石化检查指导工作，专门对火炬量产工作作出指示。上海石化为更好地落实中国石化要求，确保完成量产任务，成立由总经理和三位副总经理担任正副组长的项目领导小组，设立综合协调、商务运作、生产督造三个工作组，全力推进火炬量产工作。

“作为科研团队，一开始我们以为只需要负责火炬外壳的工艺研究和制作，但当得知要承接量产任务时，压力真的非常大。”上海石化总经理、冬奥火炬项目领导小组组长管泽民说，“从制作一把火炬外壳到制作成千上万把全形态火炬，其中的困难不亚于火炬外壳的研发。”

责任编辑：牛淋淋