北航团队研发的无人机持续飞行 80 小时 46 分 35 秒刷新世界纪录意味着什么?技术上有哪些突破?

记者从北京航空航天大学获悉,由该校青年科研团队研发的“冯如三号-100型”无人机续航时间新世界纪录,近日被国际航空联合会(FAI)正式认证。 据介绍,…
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作为团队里的一员来回答一下吧,虽然在最后一个月的试飞和正式飞行的时候都因为个人原因没能到现场。


2019年10月3日,冯如三号在翱翔30小时后平稳落地,打破25-100公斤级固定翼油动无人机航时纪录,消息登上北航官微,还在新闻联播中被提到。

国际航空联合会(FAI)初步接收冯如三号航时纪录申请,冯如三号在连续飞行30小时6分钟42秒后打破了25-100公斤级固定翼油动无人机的航时记录。
冯如三号上新闻联播(涵姐nb)

这一切的一切,都宣告了我们团队的成功,却也预示着那些为了无人机正常飞行而操劳的日日夜夜暂时告一段落了。从去年十月经历紧张面试进入科创营,到冬季露天进行发动机试验,从掷飞机比赛,到聆听无人机系统知识,从动用全组力量进行无人机设计,到参与冯如三号的装配、试飞工作,再到最终由于个人原因没能投身冯如三号的正式飞行中,那些或喜悦、或兴奋、或焦虑、或无助的时刻,值得我好好品味。而对于队友、老师、教练们的感激,也是无以言表的。

刚入科创营时,毫无疑问,对于团队要完成的目标,我是有所怀疑的。毕竟对于毫无无人机制造经验,也从来没拿过世界级奖项的一批人来说,打破世界纪录的目标在我看来未免过于高远。科创营在大一上学期的活动相对轻松:将所有成员分成两个小组,完成本小组的介绍答辩,涂装模型飞机并且进行比赛,实验并得出发动机拉力和转速间的关系……

手掷无人机比赛合影
发动机实验后合影

可以说,这一个学期大大拉近了我和小组成员之间的关系,但也让我对打破世界记录的目标更加怀疑——直到学期结束都没有进入冯如三号主体工作(在我看来)的我们,真的能在那金秋九月见证它展翅的雄姿吗?

寒假转瞬即逝,在国实听老师讲解无人机、自己绞尽脑汁归纳课程内容的时光也匆匆流过,提出长航时无人机方案并加以设计的时候到了。对无人机设计了解甚少的我们开了一次又一次的会议,进行着一次又一次对于无人机基本参数的运算,以及对无人机的三维建模。让我印象最深的是,在计算无人机基本参数方面,我和另外两位队友从最开始的根本不知道该算什么,到用自己臆想的粗糙近似来算,再到能够合理运用软件得出比较可靠的模拟结果,这让我振奋不已。同时,我们组其他两三个方面工作的稳步推进以及学姐的悉心帮助,都成了我们的定心丸。

最终,我们小组不但完成了设计任务,而且给出了两种设计方案(我负责了其中一种方案的完善)。规定的答辩时间如约而至,这还是我生平第一次身着西装参与答辩,经历自然是独特而奇妙的。会议桌上的冯如三号模型也给我留下了很深的印象。

Xflr5模型
经过大家的群策群力以后设计的一些参数
大家围观冯如三号模型,出于某种众所周知的原因当时发朋友圈的时候打了码,现在找不到原图了

在经历了八九个月的理论学习以后,暑假的真正实践到来了。仍然记得,发动机试车的那几天,休息时我们睡在简陋的泡棉纸上,工作时四班倒,每班两人,每一班持续两小时,需要忍受着发动机的巨响监测发动机的状态。然而,看着发动机的油位一点一点下降,而测量的指标却保持稳定时,我不免会想象冯如三号正式飞行时发动机轰鸣的样子,这让我心安。

测发动机状态(来源:“北京航空航天大学”公众号)

冯如三号再一次试飞的时候到了,但一天的安排与我所想象的顺利情境大相径庭。早上十点出头到达机场后,大家都投入到组装和调试工作当中,然而由于二十天没有试飞,组装的进度迟缓下来。下午一点左右我们接到了可以试飞的指令,但临时发现机头有些问题还没解决,我们不得不与这次宝贵的机会失之交臂。在经历了焦躁的三个多小时以后,终于得以抬着种种工具来到跑道上。望着那笔直的、一眼望不到底的跑道,我联想到了每次坐飞机机轮离地时那种腾空的感觉,心里早已准备为一会儿的顺利试飞欢呼雀跃。

试飞那天的冯如三号

很可惜,老天不给情面,冯如三号腾空没几秒就摇摇欲坠,依靠着前撑上的小螺旋桨和教练高超的操纵技术才得以幸免于坠毁的命运。事后我看了无人机上的录像:如果单单把视线放在蓝天和跑道上,似乎对于试飞失败没有太大感觉;但如果把注意力放在无人机前方监控无人机起飞的队友的话,就能够从他们慌忙逃窜以至于弄翻摄像机架的举动中体会到无人机坠毁的后果。

幸运的是,此后几天的试飞任务捷报频传;而我第二次(也是最后一次)来到机场,是为了将放在机场的试验机装回基地。由于我的个人原因,我不能够在最终最关键的几十天里参与试飞和正式飞行的工作,所以最后几十天关于冯如三号的消息都是看着各种社交媒体得到的。每周四周五,看着队友朋友圈里不厌其烦地刷着的“要回高中复读”,我仿佛看到了整个团队一起为冯如三号正常试飞而做出的种种努力,而那一张张或诙谐或令人陶醉的照片,则让我惊羡不已。在九月份一个又一个周末的努力之后,接下来的事情便世人皆知了:冯如三号成功连续飞行30小时打破世界纪录。

冯如三号夜航降落(来源:“北京航空航天大学”公众号)

坦白讲,没能在最关键的时候与团队一起完成这份伟大的成就,我是怀着遗憾的,然而我还是会想到,我所承担的责任远远不及团队中那些为了正式飞行的成功而在最后一个月里变身成多面手、开十几张假条、排除万难去到试飞场地的队友们。也许这就是即使我名列在团队中,也心里有愧的原因吧。