創(chuàng)鋒范：南航大學(xué)生設(shè)計(jì)救援飛行器

創(chuàng)鋒范：南航大學(xué)生設(shè)計(jì)救援飛行器

2015-2016年度的競(jìng)賽由Bell直升機(jī)公司出題并贊助，競(jìng)賽題目是空中發(fā)射的無(wú)人救災(zāi)運(yùn)載飛行器（Air Launched Unmanned Disaster Relief Delivery Vehicle），競(jìng)賽要求是設(shè)計(jì)一架無(wú)人飛行器，要求無(wú)人飛行器先裝載在“大力神”運(yùn)輸機(jī)中，在運(yùn)輸機(jī)飛到指定高度和區(qū)域的災(zāi)區(qū)上空后，從運(yùn)輸機(jī)中發(fā)射 無(wú)人飛行器，無(wú)人飛行器飛到指定高度的災(zāi)區(qū)點(diǎn)上空停留并投放完規(guī)定重量的救災(zāi)物質(zhì)后，自行飛到設(shè)定的補(bǔ)給保障基地。設(shè)計(jì)出的無(wú)人飛行器的飛行性能等要滿足 競(jìng)賽指南給定的各種技術(shù)指標(biāo)。從競(jìng)賽要求看，競(jìng)賽涉及到旋翼飛行器的總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、飛行動(dòng)力學(xué)、飛行控制、飛行動(dòng)力、成本 效益分析等內(nèi)容。

針對(duì)2015-2016年度的競(jìng)賽指南，2015年10月，南京航空航天大學(xué)航空宇航學(xué)院夏品奇教授組建了南航本科生參賽團(tuán)隊(duì)，后起名為“曙光”團(tuán)隊(duì)，團(tuán) 隊(duì)成員由0112年級(jí)的顏偉、潘浙平、張凱、楊玉成、吳文韜、王洛烽六名同學(xué)組成，向這一世界之最的大學(xué)生旋翼飛行器設(shè)計(jì)競(jìng)賽發(fā)起挑戰(zhàn)。

早在幾年前，夏品奇教授曾三次組織南航大學(xué)生代表隊(duì)參加了這一設(shè)計(jì)競(jìng)賽，并于2009年獲得了最佳新參賽獎(jiǎng)。但在夏品奇教授的心里，希望南航的大學(xué)生能獲得 更好的成績(jī)，因?yàn)樗兄粋€(gè)多年沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的愿望。在夏品奇教授還是年輕教師的時(shí)候，我國(guó)直升機(jī)專(zhuān)業(yè)的奠基人王適存教授生前曾希望南航直升機(jī)專(zhuān)業(yè)的老師能組 織大學(xué)生參加這一競(jìng)賽并獲獎(jiǎng)，因?yàn)檫@不僅能培養(yǎng)優(yōu)秀直升機(jī)專(zhuān)業(yè)人才，還能體現(xiàn)我國(guó)直升機(jī)專(zhuān)業(yè)的水平。夏品奇老師時(shí)刻牢記王適存教授的囑托，默默地、堅(jiān)持不 懈地組織學(xué)生參加這一競(jìng)賽，以實(shí)現(xiàn)王適存教授的生前心愿，展現(xiàn)南航直升機(jī)專(zhuān)業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。

由于競(jìng)賽的難度很大，工作量很大，需要花費(fèi)大量的時(shí)間。為了確保參賽學(xué)生有足夠的時(shí)間投入到設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，同時(shí)不影響學(xué)生的學(xué)業(yè)，夏品奇教授將學(xué)生參加設(shè)計(jì)競(jìng) 賽與本科畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，將設(shè)計(jì)競(jìng)賽的內(nèi)容作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，起到了一舉兩得的作用，也確保了參賽學(xué)生能集中全部精力投入到這一極具挑戰(zhàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 中。

初生牛犢不怕虎，參賽學(xué)生面對(duì)難度極高的競(jìng)賽挑戰(zhàn)，個(gè)個(gè)意氣風(fēng)發(fā)，欲欲一試。但在參賽之初，隊(duì)員們?cè)趨⒖剂送陮W(xué)長(zhǎng)們參賽的情況后，對(duì)比賽結(jié)果并沒(méi)有抱太大 的期望，只是抱著試試的心態(tài)。隨著設(shè)計(jì)進(jìn)程的不斷推進(jìn)和經(jīng)常性的頭腦風(fēng)暴，同學(xué)們獲得了一個(gè)個(gè)靈感。將旋翼設(shè)計(jì)成上下共軸反轉(zhuǎn)、槳葉設(shè)計(jì)成折疊式，以節(jié)省 在大力神飛機(jī)中的空間限制；將飛行器設(shè)計(jì)成投放式發(fā)射，以克服在飛機(jī)艙內(nèi)不能啟動(dòng)旋翼的使用限制；將艙門(mén)與起落架結(jié)合，構(gòu)思出了“鷹爪蘭艙門(mén)-起落架系 統(tǒng)”；為解決機(jī)體穩(wěn)定性，探討出“IBC”的概念，也就是“單片槳葉操縱”；隊(duì)員們從零基礎(chǔ)開(kāi)始還自學(xué)了CATIA、MATLAB、CFD等軟件。當(dāng)同學(xué) 們構(gòu)思并優(yōu)選出一款具有獨(dú)特構(gòu)型和發(fā)射方式的AURORA旋翼飛行器后，還沒(méi)來(lái)得及高興太久就傻眼了！這種旋翼飛行器的性能能滿足競(jìng)賽指南的設(shè)計(jì)指標(biāo)嗎？ 這種獨(dú)特構(gòu)型的旋翼飛行器的性能如何計(jì)算呢？教科書(shū)中只有常規(guī)旋翼飛行器性能的計(jì)算方法，找不到這種獨(dú)特構(gòu)型的旋翼飛行器性能的計(jì)算方法。怎么辦？隊(duì)員們 沒(méi)有別的選擇，只有硬著頭皮抱起了厚厚的旋翼飛行器經(jīng)典專(zhuān)著一點(diǎn)點(diǎn)吭讀，只有查起了各種中英文參考資料埋頭研讀，相互討論，甚至查出了俄文參考資料，不懂 俄文，從列出的公式來(lái)推斷俄文的意思。就這樣，隊(duì)員們每天上午9點(diǎn)前到達(dá)526教室展開(kāi)研究工作，一直到晚上10點(diǎn)后才離開(kāi)，有時(shí)甚至為了趕進(jìn)度、解決疑 難問(wèn)題會(huì)通宵待在教室里。有時(shí)當(dāng)同學(xué)們迷惑、疲憊地趴在桌子上發(fā)呆時(shí)，夏老師總是鼓勵(lì)大家不要?dú)怵H，重在參與，只要堅(jiān)持，定有收獲。在一個(gè)個(gè)困難被克服 后，隊(duì)員們開(kāi)始相信，這樣繼續(xù)努力下去，完全有機(jī)會(huì)獲獎(jiǎng)。

隊(duì)員們從去年10月份開(kāi)始著手構(gòu)思設(shè)計(jì)方案，直到今年六月初才完成了最后的參賽報(bào)告，正式提交給了美國(guó)直升機(jī)學(xué)會(huì)。看著這份長(zhǎng)達(dá)50頁(yè)的英文競(jìng)賽報(bào)告，隊(duì)員 們其實(shí)已經(jīng)感到了滿滿的收獲。八月初團(tuán)隊(duì)收到了AHS發(fā)來(lái)的通知，得到了令人驚喜的回響：南航團(tuán)隊(duì)獲大賽本科組第一名！當(dāng)然，對(duì)于最后奪冠的結(jié)果，參賽隊(duì) 長(zhǎng)顏偉同學(xué)很是謙虛：“對(duì)于得了第一名，我們是萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)有想到的，因?yàn)槲覀冊(cè)谠O(shè)計(jì)階段閱讀了很多歷年獲獎(jiǎng)報(bào)告，水平都很高，感覺(jué)當(dāng)時(shí)我們的研究與國(guó)外的報(bào)告 還有很大的差距。能夠獲得世界第一，這也許是最大的驚喜吧。”傲人的成績(jī)背后是他們不斷磨練積累自己的身影。這場(chǎng)大賽只是一個(gè)契機(jī)，讓這群意氣少年有了揮 灑才華的舞臺(tái)。

談到如今的成績(jī)，隊(duì)員們除了感慨成果來(lái)之不易外，更多的是對(duì)兩位老師的感激之情。指導(dǎo)老師夏品奇教授和顧問(wèn)老師馮植釗先生對(duì)曙光團(tuán)隊(duì)的幫助可謂“不遺余力”。

夏老師說(shuō)起來(lái)還是這個(gè)團(tuán)隊(duì)的促成者，在顏偉同學(xué)獲得保研資格后，夏老師讓他找?guī)酌信d趣、有毅力、已獲保研資格的同學(xué)一起準(zhǔn)備參加這次的大學(xué)生旋翼飛行器設(shè)計(jì)競(jìng)賽，并以此作為他們的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，夏老師擔(dān)任團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)老師，給予同學(xué)們一切幫助。

而身在國(guó)外的馮植釗先生也是堅(jiān)持每周和隊(duì)員們視頻討論，給出自己的意見(jiàn)。今年四月，馮先生攜家眷來(lái)中國(guó)訪問(wèn)旅游，在南京的三天里，他沒(méi)有陪家人外出游覽，而 是和隊(duì)員們一起待在526教室，一方面對(duì)隊(duì)員們的已有成果發(fā)表自己的看法，另一方面幫助隊(duì)員們分析前幾年馬里蘭大學(xué)、佐治亞理工學(xué)院等知名大學(xué)參賽的獲獎(jiǎng) 作品，提醒我們參賽中所需注意的細(xì)節(jié)。526教室里的小黑板上記錄下了先生的寶貴意見(jiàn)，也見(jiàn)證了那幾日不能忘懷的師徒之情。

顏偉同學(xué)說(shuō)：“辛苦了八個(gè)月終于獲得一點(diǎn)成果，主要還是要感謝夏品奇老師和馮植釗老師的不懈指導(dǎo)，在最迷惑的時(shí)候給予幫助，在最低落的時(shí)候給予鼓勵(lì)，如果 沒(méi)有這兩位老師，我們是萬(wàn)萬(wàn)不可能獲此殊榮的。”言語(yǔ)之間無(wú)不是感激之情。顏偉同學(xué)還說(shuō)，感激的不僅是這兩位老師，還有在背后支持整個(gè)團(tuán)隊(duì)的學(xué)校以及相互 扶持的隊(duì)友們。

指導(dǎo)教師夏品奇教授在為學(xué)生們獲得設(shè)計(jì)競(jìng)賽的第一名而感到驕傲的同時(shí)，也感到了一種欣慰，因?yàn)樗K于實(shí)現(xiàn)了王適存教授的生前心愿，以第一名的成績(jī)表達(dá)了對(duì)王適存教授諄諄教誨的一種感恩。

如今，隊(duì)員們?cè)谮A得世界比賽冠軍的同時(shí)，將繼續(xù)在南航的直升機(jī)專(zhuān)業(yè)讀研深造，不斷積累自我，向著更好的未來(lái)進(jìn)發(fā)。

由于贏得美國(guó)直升機(jī)學(xué)會(huì)組織的此次大賽第一名，“曙光”團(tuán)隊(duì)還受到AHS邀請(qǐng)，將參加2017年的美國(guó)直升機(jī)年會(huì)暨技術(shù)展示會(huì)，并在大會(huì)上做競(jìng)賽報(bào)告。美 國(guó)直升機(jī)年會(huì)是全世界每年一次的直升機(jī)學(xué)術(shù)盛會(huì)，每年來(lái)自世界各國(guó)的直升機(jī)專(zhuān)家、學(xué)者、研究生多達(dá)1600多人參加會(huì)議。在這樣的大會(huì)上做競(jìng)賽報(bào)告，參與 這種直升機(jī)界的世界級(jí)盛事，對(duì)年輕的學(xué)生隊(duì)員們來(lái)說(shuō)又將是一筆不菲的財(cái)富。現(xiàn)在，隊(duì)員們又開(kāi)始忙于準(zhǔn)備論文，投入到參加明年的美國(guó)直升機(jī)年會(huì)的準(zhǔn)備中了。

我們有理由相信，經(jīng)過(guò)這場(chǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽的艱苦磨練以及日后參加美國(guó)直升機(jī)年會(huì)的鍛煉，這群少年將會(huì)成為直升機(jī)科研路上不可小覷的一股力量，南航就是他們夢(mèng)想起步的地方。