同时，在每一根纵向纤维绳的端部加设一台拉力显示仪，时刻关注纤维绳网的受力情况，让构成五星红旗的星星之火，无一或缺。通过每个单元配置的5台磁滞式电动卷筒，为柔性绳网提供起降过程的约束力，电动卷筒相互联动却又彼此独立运行，保障五星红旗的完美呈现，保证演出流程的顺利进行。高高飘扬在73m高空中的“五星红旗”，是历届国庆联欢活动中最高的大型装置，也是整个天安门广场及周边地区最高的“建筑”。
今天是太空与您相伴的【第528期】
10月1日夜
雄伟壮丽的天安门广场
披上节日的盛装
人民英雄纪念碑北侧
7棵25m高的烟花树破土而出倔强生长
展示新中国成立70周年来的辉煌成就
吸引全世界人民群众的目光
伴随一曲万人齐唱的《红旗颂》赞歌
一面5400㎡的五星红旗
冉冉升起迎风飘扬
每一位中华儿女
仰望红旗
心潮澎湃
铿锵有力的“进行曲”
点燃中华儿女艰苦奋斗
自力更生的豪情
雄伟嘹亮的号角声
彰显中华儿女永远高举旗帜
走向辉煌明天的英雄气概
同时
那面五星红旗的身后
是一群新时代的建设者
正压抑着内心满溢的兴奋
用一双双专注的双眸
紧紧聚焦面前的控制台、指示灯
这是国内最顶尖的设计团队
来自北京特种工程设计研究院
这个团队
走过2008年北京奥运会
迎来一场举世瞩目的盛会
走过中国大江南北
建设四大航天发射场
放飞我们的中国梦航天梦
壮丽70年
奋斗新时代
在新中国成立70周年之际
这群人来到天安门广场
给全国人民带来一场精彩盛会
接下来
跟着小太一起去看看
这场盛会幕后的奋斗故事
“全世界最大的五星红旗”
那面全世界最大的五星红旗，高60m，宽90m，以5400㎡的尺寸直逼世界杯标准足球场。
张艺谋总导演提出设想“我要的是一面有通透感的，可以随风有点飘动感的‘旗帜’”，设计团队经过数月的接连奋战，令那面宛若点点星光汇聚而成的“五星红旗”在国庆当晚的微风中缓缓飘扬。
它其实是一张巨型的LED网幕。
同10年前升起的30m高钢丝网幕相比，今年的网幕装置更加恢宏，总高度增至73m。要知道，高度翻2倍，对抗风能力的需求可是指数级翻倍……“这么大的网幕，它得安全，得能快速举起、立稳、站得住，还得能在20min以内快速收起，不耽搁后面的活动流程。”
为了达到需求，团队负责人卢连成研究员带领团队多次调研，日思夜想，反复对各种材料进行琢磨、探讨和实验，创新性的采用超高分子量聚乙烯纤维绳。对比旧材料，同样直径的纤维绳重量仅有钢丝绳的五分之一，破断拉力也高于钢丝绳，而且纤维绳可以自由折叠，大大降低运输、安装、维保的难度。
同时，在每一根纵向纤维绳的端部加设一台拉力显示仪，时刻关注纤维绳网的受力情况，让构成五星红旗的星星之火，无一或缺。
“我们要把‘风帆’拉起来”
73m高的网幕，除了要能快速举起、收回，还得保证安全、万无一失。“采用纤维绳网有一个弊端”，黄伟高工提出，“网幕还需要增加一个阻力抗风装置”。在起降过程中绳网是处于松弛状态，一旦来阵风，可能造成绳网变形，导致网幕无法顺利起降影响演出流程。
但之前历次庆典的道具，从没有过增加阻力抗风装置的先例，“没有必要增加额外的装置，平添负担”，面对黄伟的坚持，最终集体决定“先进行一次实验再说”。
结果，戏剧性的一幕发生了。
第一次实验当日，原本晴空万里风和日丽的现场，突然袭来一阵高达19m/s的7级阵风，网幕上去了，但下不来怎么办呢？“加护索是必须的！”
黄伟高工的提议终于得到大家的一致共识。黄伟创造性提出了抗风起降阻尼索系统，“就像大航海时代的巨轮需要一个扶壁索把船帆拉起来。”
杨元永工程师负责机械设备具体的设计工作。通过每个单元配置的5台磁滞式电动卷筒，为柔性绳网提供起降过程的约束力，电动卷筒相互联动却又彼此独立运行，保障五星红旗的完美呈现，保证演出流程的顺利进行。
“精益求精，万无一失”
网幕背后是 6台全地面起重机。
在工程师眼里，这些“钢铁巨人”也有“柔软”的一面，它们高达73米的吊臂会在大风中变得柔韧，出现大幅度震动摇晃的情况。“吊臂与网幕连接在一起，它们就是一个整体，建议进行完整的网幕-起重机柔性结构体系风洞试验”黄伟高工建议，“进度再紧张，我们也要把所有的工况和技术状态彻底算清楚！”得到了卢连成研究员的大力支持。
如何精准确定在不同风力条件下LED网幕所承受的风荷载以及网幕安全运行允许的最大风速，是需要重点攻克的关键技术难点。
长达2个月的时间里，施鹏每日在单位和20km以外的风洞试验室之间两点一线，沟通协调各方要求和建议，完成了数值仿真方案的制定。
施鹏高工负责的风洞模拟实验，为网幕设计和数值仿真计算提供了准确载荷边界条件，建立了比较精准的数值仿真模型，并准确的得出了LED网幕在不同风速条件下的最大位移和起重机吊臂所承受的最大作用力，为制定LED网幕安全运行方案提供了可靠的理论基础，也为吊车选型提供了准确的数据支持。
“把狼拒之门外”
作为升起国旗的“旗杆”，吊车必须经历多轮严苛的筛查。黄伟高工和团队一起测算了不同型号的起重机在20多组不同风速、4种风向角以及4种伸臂长度下的起重能力后，准备综合对比、优中选优。
但在综合对比时，在吊车大小上出现严重争议。大家从省钱、灵活、方便运输等方面各执一词，究竟该如何选择？
北京市气象局风力统计，2000年10月1日至今，空旷的天安门地区，仅出现过2次8级阵风。“但既然狼来过，就必须把安全放在第一位，务必要挡住这两头狼”黄伟高工的声音比平时更响亮了许多，“我们绝不冒风险，精益求精，万无一失。”
对于“旗杆”的选型，大家从认识到分歧至最终统一，总共历时4个月，结合连接网幕后的力学仿真、力学分析、风洞实验，直至8月份才最终敲定。
“欲与天公试比高”
“即使天安门从没出现过雷电袭击事件，咱们是不是也应当把防雷工作加上？”看到大家没有一个人提出这个事，王凯工程师指出，“精益求精，万无一失，一分隐患也不能留”。
高高飘扬在73m高空中的“五星红旗”，是历届国庆联欢活动中最高的大型装置，也是整个天安门广场及周边地区最高的“建筑”。它必须具备在雷电等极端天气条件下安全运行的能力，更要在保障设备安全的同时，确保网幕下方的工作及演出人员的人身安全。
传统的雷电保护方式不适用于此次国庆联欢活动，“网幕是临时性演出设备，演出结束后就要立即撤回，不能生根，肯定也不能像保护发射塔架一样，在天安门广场安装一个100多米高的避雷塔吧。”接到任务的王凯高工有点头痛，“还有接地，天安门广场的花岗岩地砖也不能破坏，整个接地系统设计起来也是个巨大挑战。”
绝对不能还走老一套的方案，必须打破常规推陈出新。王凯开始了频繁外出学习，去吊车厂家、LED设备厂家调研、去其他几个有过防雷经验的设计所与相关技术人员交流，向防雷专家请教经验。两三个月的时间里，他把时间全部给了工作，脑海里每时每刻都在运转，人瘦了几圈，终于准备出了5个备选方案。
那段时间总是凌晨到家，等不到他的妻子和未满半岁的宝宝早已熟睡，方案没最终敲定，王凯也睡不踏实，天刚蒙蒙亮就起身出门，半岁的宝宝长得飞快，王凯只能无奈错过“很遗憾，等忙完这阵，一定尽力补偿吧”。
方案通过防雷专家把关，再一轮一轮研讨筛选，最终团队确定利用6台吊车吊杆作为网幕闪接装置和防雷引下线，有效保护LED网幕，通过接地电缆接至广场东西两侧绿地，避免对天安门广场地砖的破坏，并且所有电缆均做好了屏蔽处理，整个网幕做了等电位联结，地面也设均压带，达到对人身安全的有效防护。
“勇立潮头显担当”
烟花树“倔强生长”的过程是万分艰难的。
妻子心疼地说，要不就别接这活儿了，天天加班到凌晨3-4点绝对是可预知的，以前又不是没干过，养养身体要个二胎吧，干嘛还要这么拼。刘记军觉得“这是我的责任，现在人心浮，只想自己轻松是要不得的，我还年轻扛得住，能干。”
二月底，刘记军拿到了一张A4纸，并被告知只有一个月的时间把一张纸落地成一棵“会呼吸的树”。
对的，那棵25米高（大约6层楼）的巨型烟花树，最初只是A4纸上的一棵枝繁叶茂的平面树形图。
树形结构设计困难，“枝繁叶茂”的烟花树上粗下细、头重脚轻，如何设计树形结构，保证它的合理性与自然性，兼顾力学与美学的统一，成了刘记军最大的困扰。
“那段时间每天凌晨回到家后，就坐在阳台上盯着我家对面那个6层楼发愁，这么大体量的烟花树，该怎么搞。”
随着家里和办公室整箱的咖啡被干掉，刘记军进行了一百多种工况的计算分析和设计，“我是没有周末的，也不是每天都能干到3-4点，有时候也就2-3点吧。”
说起来，真要感谢三月凌晨的严寒。那天凌晨，刘记军依旧没有一丝头绪，拖着沉重的步伐和满腹心事回到屋里，暖气开得很足，他像往常一样脱下大衣挂在衣架上。
等等，挂在衣架上！衣架！
灵感总是来得不经意。这么“一拖一挂”的设计理念，完全符合演练规律，满足需求。刘记军当即着手，马上投入方案设计。屋里的灯亮了整夜，第二天一早会议室的桌上放着的是刘记军提出的实施方案，简化为“一挂一托、一提一放、一拧一搭、地面组装、整体起吊、垂直运输”二十四字，解决了设计安装及运输流程的技术难题。
来源 | 我们的太空
作者 | 高地
编辑 | 王远航
邮箱 | ourspace0424@163.com
