“梦幻五环”背后的航天科技

科技日报记者 华凌

北京时间2月20日晚8点整，为期17天的北京冬奥会在国家体育场（鸟巢）圆满落下帷幕。与开幕式形成“一脉相承”的上下篇叙事模式，闭幕式上的“梦幻五环”点亮夜空，举世瞩目，再次为观众带来惊喜，令人感动和铭记，呈现中国式浪漫和“双奥”情怀，立足全世界的角度展望美好未来。

从开幕式升腾的“冰晶五环”到闭幕式璀璨的“梦幻五环”，这背后自始至终来自强大航天科技的支撑。即按照航天科技集团整体工作部署，北京良辰光启数字技术有限公司（以下简称良辰光启）的团队在助力冬奥会项目中，抛洒激情和汗水，用中国光影科技点亮冬奥夜空。据介绍，由良辰光启联合四川长虹电源有限责任公司联合研发供电系统，在圆满完成开幕式“冰晶五环”供电系统保障工作后，前后呼应，又再次为闭幕式“梦幻五环”提供供电系统，实现一次次技术创新和突破。

对于奥运五环异型结构，产品的适配性是首当其冲的难题。“根据五环供电需求，需要配置30kWh的蓄电池系统，且蓄电池系统需要安装在五环骨架内部有限空间内。项目组创新提出模块化设计思路，将蓄电池系统设计成多个小的子蓄电池模块，解决了蓄电池系统在五环异型空间内的适配性。”2月20日，良辰光启总裁王哲在接受科技日报记者采访时表示。

紧接着，又出现了新的难题——重量超重。据介绍，整个五环在初步设计时重量超过3.5吨，供配电系统重量超过550kg。“我们通过多轮结构强度仿真，在保证结构强度安全的前提下进一步优化结构设计，降低结构件的重量；通过对供、配电线缆压降、线损等的精细计算，优化供、配电线缆的选型及布线方案，降低线缆的重量。最终实现供、配电系统减重超过100kg，减重比例接近20%。”王哲答道。

据了解，整个五环系统设备是完全靠电池系统供电支撑全场演出的，那么，如何保证供电可靠性，确保表演时万无一失？“经过反复研讨，最终项目组制定了模块化、冗余供电的方案。由多个子蓄电池并联供电，即便任何1个子蓄电池有故障，系统都能够快速隔离故障蓄电池，而不影响整个供电系统正常工作，项目组通过设计多级过流保护，优化布线设计等方案解决了问题。”王哲介绍说。

据介绍，为确保出厂产品的可靠性，良辰光启团队参照航空、航天产品标准，制定20余项测试方案，覆盖产品功能性能，高、低温性能，耐振动性能，安全性等，对产品进行全方面检验。为了验证系统在低温下工作可靠性，科研人员进行了-20℃的极端环境系统测试；为了验证产品结构强度以及电连接可靠性，还对每台产品进行1600公里运输振动试验。

为了保障系统的安全性，科研人员借鉴公司在航空、航天领域用锂离子电池系统安全性设计的技术经验，从设计、维护、使用、保障等方面进行全面的安全性设计。从能量单元模块化设计、安全隔离设计、智能BMS设计等方面保证产品的安全性。针对锂离子电池可能发生热失控排放可燃性气体可能导致爆炸、燃烧的安全性风险，蓄电池系统热失控排气量及爆炸极限计算、分析，并优化电池模块在五环内的布局，保证即便有一台电池模块发生热失控，产生的可燃性气体浓度也低于爆炸下限。

关键词： 航天科技 梦幻五环