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两破无人机续航世界纪录 这个团队有何秘诀

作者: 2021-11-22 浏览:

原标题:两次打破无人机续航世界纪录这支队伍的秘诀是什么?

日前,由北航“锋儒3号”研发团队二期成员研制的“锋儒3 -100”无人机继续飞行80小时46分35秒,刷新了该团队2019年创造的同重量级世界纪录。已成功超越美国极光飞行科学有限公司2014年研发的猎户座油动力固定翼无人机(重量2500—10000公斤)创下的80小时2分52秒的世界纪录,在国际航空联合会认证的油动力固定翼无人机(重量级难辨)续航时间上位居世界第一。成立四年后,两项世界纪录被打破。这个团队有什么样的追求,信心在哪里?

高目标:以世界纪录牵引育人

2018年,北航“冯如三世”团队成立。被誉为“中国航空之父”的冯如,在上世纪初中国积贫积弱之际,参与飞机制造,设计、研制、生产并亲自试验“冯如一号”和“冯如二号”,开启了中国航空史的第一页。团队成立之初,就设定了一个雄心勃勃的目标:以无人机原型机研制为载体,以挑战世界纪录为牵引,搭建创新实践课程平台,培养航空航天领域拔尖创新人才。

指导老师王耀坤从2011年开始指导北航模特队,多次获得国内外顶级赛事冠军。但他逐渐意识到,传统航空实习训练的内容与前沿科技的发展存在一定差距。同时,竞赛规则也限制了创新的边际和挑战,拔尖创新人才培养模式仍有提升空间。随着北航人才培养改革的推进,在教务处、团委等相关部门的支持下,以挑战性、项目化课程为载体的人才培养思路逐渐清晰。“最好对设计目标和评价形式有一个客观的评价,即挑战世界纪录;目标实现后,技术还有延伸的空间,方便学生在硕士、博士、硕士期间进行深入研究。”王耀坤说。在这一理念的指导下,“凤儒三号”团队开设了“未来无人机系统理论与实践”课程,并编写了《无人机系统概论》作为教材,形成了完整系统的拔尖人才培养体系,包括校内外师资队伍和校内外优质实践基地。

王耀坤告诉记者,“冯如三号”团队的每一位成员都是经过精心挑选的。经过三轮招录选拔,初步确定考生进入理论学习阶段,每周讲授无人机系统理论知识。理论学习阶段结束后,将进行实践环节的二次选择。

在理论学习阶段,除了无人机系统教学外,还设置了GRP(Group Research Design)小组竞赛项目作为该阶段的最终考核,综合考查学生的创新能力、团队协作能力、科研敏锐度、信息收集能力等方面,GRP考试成绩也作为实践阶段选拔的重要参考。

真探索:在挫折中发现最优解

“锋儒三号”团队教学理念的主体是创新无人机原理样机的研发,挑战世界长续航极限。一般来说,飞机越大,结构和气动效率越高,飞行时间越长。无法区分的重量级世界纪录意味着“锋儒三号”这种小重量飞机比大型飞机飞行时间更长,涉及到机体结构设计、飞控系统研发、动力系统设计等问题。

“所有的技术都是围绕长续航的目标来开发的,包括整架飞机采用什么样的设计思路,如何迭代,以及如何权衡各子系统之间的取舍。”队员冯家瑞介绍,2019年首次打破纪录的“凤儒3 -70号”配备了起落架。为了实现更长的飞行时间和追求更高的飞行效率,新型号的飞机需要新的起降方法。从.开始

2020年底,刚离开考研室的团队成员傅宁接到了负责团队管理的张一泉的电话。电力系统研发时间紧,任务重。他们两个第二天和老师一起飞到海南做动力实验。在那一年的整个寒假里,40多名队员在飞行基地度过了他们的时光。“我选择在海南飞行,是希望暖空气有利于发动机的性能,但没想到高湿度的空气会增加飞行风险,我带来的备用飞机也掉了好几次。虽然没有达到完美的预期,但它为我们未来的动力和结构改造提供了方向。”傅宁说。

有一次,飞机早上起飞,飞了两三个小时都没有出现任何问题,大家悬着的心一下就放下了。中午一点,大家都在机库准备午休。“突然,我听到发动机的声音不太对劲。一些学生在外面大喊。当我出去看到飞机的迎角太高时,我掉了一圈,直接掉了下去。”队员张秀辉立即拿起相机拍摄事故第一现场。“我们把整架飞机的残骸一块块拼起来。在老师的指导下,分析问题所在,尽快做出改进。”

“挑战极限必然伴随着探索未知,撞机是必然的,这也让他们意识到做科研和航空不可能一帆风顺。最后,破纪录也是因为可以承诺的问题,我们在早期就承诺了,已经完全解决了。”王耀坤说。

m;"> 看长远:岗位轮动复合育人

在“冯如三号”团队里,每个人的角色并不是固定的。飞控系统组的李沛杉2020年就加入了团队,一开始做宣传工作,也在动力组负责过发动机实验数据的采集。在2021年的两次飞行试验中担任动力组组长的林招如在2018年加入团队时的角色是油路组成员,负责油料管理、加油、抽油的工作。

“2020年暑假,我从发动机、发电机作为切入点开始接触设计工作,完成了无人机一代升级设计和减速器最后一阶段的设计。”林招如介绍,他还参与了新教材的编写,之后还会进行新型号无人机的整体设计工作。

北航北京学院本科生褚淇泓负责复合材料结构制造和线路焊接。“我们进到工厂里向师傅学复合材料加工相关技术,然后我发现自己很擅长,就留在了机体制造的小组。机体不弄好,其他都没法干,很磨性子,活重人累,需要有耐心。线路焊接的活,为了减轻重量,焊很细的线,需要非常仔细地操作一些工具,必须得严谨,一根线错了就可能直接导致飞机坠落。我那时候还签了保证书,心理压力不小。”

王耀坤表示,每个成员都要通过不断轮岗锻炼多方面能力,这是全方位培育拔尖型创新人才的重要思路。“我希望我们培养的同学什么类型的都有,同时是‘身兼多职’,有的是创新研发为主,有的是组织管理为主,还有做宣传的,根据每个人的特长去进行纵向强化培养,同时为每个人分配一些其他方向的职责,实现横向能力的拓展开发,用长远发展的眼光去倒推、牵引他们各方面能力的发展。”

“‘冯如三号’团队是北航科创实践育人的典型示范。”北航团委书记庄岩说,“‘冯如三号’是以学科前沿和重大需求为牵引,以团队协同和学科交叉为基础,以理论浸润与实践历练为载体,以课程建设和教材成果为依托,在整个过程中,同学们坚定了方向、开阔了眼界、学习了知识、磨炼了意志、提升了才干,是贯彻北航‘厚植情怀、强化基础、突出实践、科教融通’人才培养方针的系统实践。” (记者 刘博超)

(责编:迟翔宇(实习生)、李依环)
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