原标题:“冯如三号”团队:挑战极限的航空少年
"高度下降30米,速度下降,气缸温度下降!"凌晨时分,随着周岳的呼喊,“冯如三号”分队的所有教官都冲出了指挥帐篷。有人跑到周岳身边准备紧急降落,也有人在简易机场观察飞机的姿态。当时,“凤儒三号-70”无人机已经在空中连续飞行了28个小时。根据之前的数据观察,飞机很有可能会耗尽燃料。但一股强干扰气流的出现,导致飞机高度和发动机转速急剧下降,冯如3号在挑战世界纪录的征程中遭遇危机。
危机以生死时速持续了一分钟,一分钟后飞机各项指标恢复正常。岳的一句“飞机状态正常”,让大家松了一口气。岳发现自己手脚冰凉,手放在鼠标上还在止不住地抖。
危机解除了,夜晚平静了。“冯如三世”在深蓝色的夜空中平稳飞行。周悦回到了自己的值班岗位。休班的学生把用来包裹飞机部件的薄塑料棉布铺在地上,和衣服一起躺下。经过30多个小时的不眠之夜,一项新的世界纪录被创造出来。——“锋儒三号”不间断飞行30小时6分42秒,创造了25公斤至100公斤油动力无人机续航时间的世界纪录。
这一天是2019年10月3日,正好是北航“冯如三世”团队成立一年后。这个纪录是由20多名平均年龄不到20岁的大学生创造的。他们入队的时候,有的刚入学,有的是大二,造无人机的知识储备基本为零。经过一年的理论学习和反复实验,他们做了一年前不敢相信的事情。
再起航
记录日,“冯如三号”领队张一泉未参加庆祝活动。2019年暑假开始掉头的队伍,在10月2日正式挑战世界纪录时,已经相当疲惫了。起飞那天,机长张一泉几乎彻夜未眠。飞机平稳着陆后,他感到不舒服,但他太高兴了,没有认真对待。然而,还没等他高兴起来,他就发烧被送进了医院。“可能是因为压力终于缓解了吧。”张义珍说。
然而没多久压力就卸下来了,很快又回来了。2020年初,团队招募和无人机研发脱颖而出。暑假后,张一泉被提拔到高三。完成课程后,他来到河南的实验基地,跟随老师和另一位同学进行了新飞机动力系统的改进试验,“锋儒三号”开始向着新的目标大踏步前进。
在数百公里外的北京,其他团队成员也在为新的飞行测试做准备。在第一次打破世界纪录的飞行中,林兆如是油路组的一员,研究飞机燃油供应系统的零件设计、开发和组装。有了更多的经验后,他在2020年下半年承担了飞机优化设计的工作。“这就需要绘制复杂的全机设计方案,这就需要更多的知识储备和时间。加班是常有的事。”
大二的时候,林兆如用了两三天就看完了歼十之父宋的传记。“那个学期的课业压力极大,空余时间很少。但宋院士的故事太吸引人了,我读得津津有味。”林兆如对宋在抗美援朝战场上修理飞机、在哈尔滨军事工程学院学习、研制歼-7C、歼-10飞机的经历了如指掌。连他的微信头像都是宋设计的战斗机。“要想更接近前辈的研究高度,就要不断努力。”
像张一泉、林兆如这样的“老队员”,给新队员留下了“极其严谨、极其负责”的印象。冯家瑞2019年考入北航。加入“冯如三世”团队后,他被很多小细节震惊了。“学长们经营的不仅仅是一架飞机,更是一件工艺品。就连螺旋桨和发动机连接处的螺栓,拧多少扭矩都有明确的标准。”
细心来自经验的总结。在“凤儒3 -70”无人机研发过程中,每次试飞前,林兆如的油路组都要为飞机安装油箱。一次试飞前,教员检查油箱时,一碰到连接油箱和飞机的领带,就立即取消了试飞。因为无人机机身狭窄,只有几个小开口,很不愿意随便把手伸进去。安装的时候根本看不到飞机内部的情况,只能盲目的绑领带,所以不小心把领带扭了。“打领带需要很大的力气,所以我们之前没有考虑过领带有没有扭过。”经过老师的提示,林兆如才意识到飞机组装就像手术一样,什么都不会错。从那以后,每次拆卸油箱,他的团队每个成员都要负责一部分领带,并反复练习,这样领带才能戴得又快又好。
新挑战
李佩珊被宿舍楼下的大飞机吸引住了。这架飞机是一架“凤儒三号-70”无人机。“这架飞机是我一、二年级的学长同学研发的,太神奇了!”大寒假期间,她看到了“冯如三号”团队招生的通知,她毫不犹豫地报名了。
ent: 2em;"> 通过选拔开始参与学习和工作后,李沛杉对“团队”这个概念有了全新的理解。“一架无人机的设计研发不是一个人就能完成的,只有负责每一个环节的小组把自己的工作都完成好,飞机才能平稳运行。”在20多人的团队里,李沛杉是5位女生之一。这5个女孩都是飞机的忠实粉丝。在男生居多的团队里,她们“从来不认为女生干不了脏活儿、累活儿,该怎么干就怎么干”。2021年的寒假,团队集中在海南的试验基地进行各项研发和试验。在一次试飞的前一天晚上10点,李沛杉在机库里给飞机安装飞行控制系统。因为机身很低,她像对汽车底盘进行操作的汽修师一样,仰面躺在地上,摸起手边的工具,举着胳膊对正上方的飞机进行最后的装配。一位队友走过来,询问她需不需要帮忙。之后,这位队友就一直举着手电筒帮她照明,给她递工具,陪她一起把当晚的工作做完。“在‘冯如三号’团队,这样暖心的小细节可太多了。”李沛杉说。
冯嘉瑞在团队的起降组。2020年暑假,他结束了一个学期的线上学习,第一次和团队一起来到试验基地。因为新型飞机要挑战更长航时,为了降低飞机重量、减小飞行过程中的阻力,需要摒弃传统轮式起落架滑跑起飞,采用车载起飞的方式。“当时国内外可以参考的相关经验都非常少,能找到的资料也很有限,只能自己一点点摸索,遇到的困难挺多的。”那段时间,冯嘉瑞和老师、队友每天都在一起讨论,迭代了多个方案。直到暑假即将结束时,团队在机场进行飞行试验。当起飞车把飞机送上蓝天的那一刻,冯嘉瑞感觉自己的心也和飞机一起飞上了天空。“试验非常成功,我之前想都不敢想,我们竟然成功地把这么大的一架飞机送上天空了。”
试验的过程中,成功和失败总是交织而至。2021年寒假在海南的集中试飞中,团队经历了一次重大的挫折——一次目标80个小时的试飞,在第72小时发动机空中停车,飞机被迫降落。这是他们在海南最有希望实现80小时目标的一次飞行,然而希望突然落空了。装配一架飞机,需要整个团队大约10天的高强度工作,再经过反复调试,才能做好试飞准备。凝聚着大量心血的飞机损毁,全队20多人的一腔热血,一下降到了冰点。队员们把迫降下来的飞机推回机库,甚至有人抱在一起哭了。
沮丧的情绪在团队里弥漫。回到住处,张益铨挨个和队友沟通,鼓舞士气,帮助大家调整心态,“如果在压力非常大的状态下,大家的工作效率不高,会很影响后续的试飞”。第二天,全体队员又重新回到各自的岗位上,“要抓紧装配新的飞机,这次一定要成功。”
2021年春节,是队员们第一次没有回家的春节。除夕晚上,大家7点收工吃年夜饭。林招如在饭后给家里拨通了视频。在他的家乡重庆,全家人正聚在一起,热热闹闹地吃年夜饭,手机在家人的手里传了一圈后,他的视野又立即回到位于海南的试验基地——8点半,队员们又回到了机库。节庆的烟花爆竹声穿过墙壁,传进工作氛围十足的机库。当时针指向0点,队员们抬起头、鼓鼓掌,庆祝新春,接着就埋下头去,继续各自手头的事。“大年夜我们大约凌晨3点多回到住处。那段时间真的很辛苦,但收获特别多,解决了很多问题。”张益铨说。
不止步
2021年5月,团队来到河南许昌。努力了一年多的成果——“冯如三号-100型”无人机,将在这里进行最终挑战。
5月18日,飞机顺利起飞,根据气象预测,未来3天,飞行区域都不会有大风、降雨等极端天气。然而到了5月20日下午4点左右,天突然刮起了大风,阵风达到8至10级,周边地区开始降雨,就在距离飞机飞行区域10公里左右的地方,甚至出现了雷电和冰雹。
冯嘉瑞是那天下午的值班人员之一。为了保障数据链路的通畅,监测点设在一个临时搭建的帐篷里。突如其来的大风把帐篷吹变了形,得要好几个人拉着,才没被大风卷走。他们插进土地10厘米深的标志旗,也被大风吹跑了好几面。“那时候真的紧张,特别害怕飞机无法面对这样的大风。”
本来已经结束值班、回到宾馆的林招如,又赶回了基地。“飞机飞行姿态不太乐观,在大风中航行油耗巨大,有可能飞不到预期时长,甚至指不定哪阵风就把它刮下来了。我们好多人都回到基地,观测、记录、计算,预估飞机的飞行状态。”李沛杉值完自己的班次,在基地的一个临时棚子里休息了一会儿,出来就发现天气不对劲。一位女队友要值班到夜间,她既担心飞机的状态,也担心队友晚上值完班回宾馆不安全,就陪队友一起紧盯着飞机的状态,直到半夜12点过后,风才渐渐小了下来。
第二天早上6点,风基本完全停了,飞机平稳地在头顶盘旋着。在临时搭建的棚子里一夜没睡踏实的张益铨松了口气,随之而来的是欣慰——无人机的抗风性得到了检验。
持续飞行了80小时46分35秒,“冯如三号-100型”无人机刷新了由“冯如三号”团队自己保持的25公斤至100公斤级油动固定翼无人机续航时间世界纪录。2021年10月1日国庆节当天,国际航空联合会(FAI)正式认证了这一纪录,它成功超过了由美国极光飞行科学公司研发的“猎户座”2500-10000kg级油动固定翼无人机2014年创造的80小时2分52秒的世界纪录,跃居全世界油动固定翼无人机(重量等级无差别)续航时间的榜首。
飞机平稳落地、确认安全后,“冯如三号”团队的队员们朝飞机飞跑过去,高高兴兴地把这架创纪录的“功臣”推回了机库。“那一刻就觉得,团队在这四年时间里经过的所有坎坷、挫折,熬过的夜、加过的班,都值了。”李沛杉说。
林招如则心如平湖。“前期我们已经做了非常充足的准备,从太多失败里走出来,到了要冲击纪录的时候,其实已经胸有成竹。”而且飞机一落地,还没来得及兴奋,他就赶紧与现场全程观摩的国际观察员对接,开始紧张地准备纪录认证工作了。
“冯如三号”的航线还在向更远的天空伸展。林招如给自己定的未来研究方向,是飞行器总体设计。“我希望在超长航时无人机方向深耕,目前的计划,是突破500个小时的续航时间。虽然这很难,需要飞机的每一个系统都达到极致。团队成员也一直关注超长续航无人机的实际应用前景。今年河南水灾期间,就有一架无人机从贵州起飞,到河南上空执行了5个小时的应急通信任务。如果未来无人机能达到更长的续航时间,无论在军用还是民用领域,都能发挥很大的作用。”
100年前,中国航空之父冯如先生自主设计制造了“冯如一号”和“冯如二号”飞机,“冯如二号”打破了被欧美飞行家保持的飞行纪录。在2019年10月3日,“冯如三号”首次创造纪录的那天,天空中的云就像凤凰展翅一样,从空中俯视着机场上的少年们。“可能那是冯如老先生在天上注视着我们。”那一天,也是许多航空梦开始的时候。
中青报·中青网见习记者 毕若旭