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这群大学生“一飞冲天”!何故改写无人机续航时刻世界纪录?

admin 2019-12-15 168人围观 ,发现0个评论

皮肤乌黑的李淼连航模都没摸过,笑起来眉眼弯弯的周岳在为选专业苍茫,戴着眼镜的付宁尚不知拧螺丝也有诀窍……上一年秋天,33名均匀年龄不到20岁的大抓钱舞舞蹈视频一大二本科生,加入了北京航空航天大学冯如书院首期科创营,在指导教师王耀坤的带领下,狂补无人机理论知识,苦练机械制造手工。他们有一个雄心壮志的方案,要在本年国庆节前赶制一架无人机,并冲击世界纪录。

这,或许吗?

本月初,答案揭晓!10月3日14时13分06秒,由这群本科生自行研发、出产、制造的“冯如三号”在空中连续飞翔30小时6分42秒之后,创下25公斤至100公斤级油动无人机续航时刻最长的世界纪录。

“冯如三号”2号机试飞,科技立异训练营成员在调查无人机航迹。北京航空航天大学供图

10月7日,来自世界航联的证书出炉。他们总算让我国初次进入该系列世界纪录的名单。这是北航青年学子对我国110年航空史的问候,更是对新我国建立70周年的共同献礼。

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在新我国航空史上,北航人历来敢啃“硬骨头”。早在半个多世纪前,我国榜首架轻型旅客机“北京一号”、榜首架无人驾驶飞机“北京五号”,均是在北航师生大干百天之后,被送上蓝天。

这一次的“冯如三号”,要应战25公斤至100公斤级油动无人机续航时刻的世界纪录,有必要保证升阻比满意高。因而要大幅减轻结构分量,且添加燃油比重,保证长时刻飞翔的可靠性,技能难度极大。此前,该项纪录多为西方国家占有,已30多年无人打破。

为此,北航冯如书院建立了科创营,一场无领导小组面试之后,33名大一大二本科生成为榜首批营员,并开端张狂“补课”。

领队王耀坤教师是北航飞翔器规划专业的教师,他拟定了缜密科学的教学方案,每周六花上三个小时,教学无人这群大学生“一飞冲天”!何故改写无人机续航时刻世界纪录?机的概念和组成、核算规划软件、气动规划、结构规划等理论知识。营员们还去机场学习无人机的自动驾驶,并到某研讨所观摩C919大飞机的静力试验。

两个学期的二十堂课之后,以一份长航时无人机规划方案为方针,营员们被分红两组辩论比赛,展现学习效果。

在咱们充电的一同,“冯如三号”的规划方案也在推动。本年3月,王耀坤等几位教师和学生一道定下规划方案,之后不断改进结构规划和选材。

一架无人机,上万个零部件,想顺畅上天,科学的这群大学生“一飞冲天”!何故改写无人机续航时刻世界纪录?布局、紧密的工艺和重复的验证必不可少,摆在学生们面前的第二个使命便是亲手制造零部件。

7月11日,8名学生作为“先遣队”,来到郑州开端学习无人机的加工与制造。

什么叫“抱负很饱满,实这群大学生“一飞冲天”!何故改写无人机续航时刻世界纪录?际很骨感”?咱们可算领教了:东西认不全,练手时用力过猛误伤自己,没问师傅私行下决议导致安装过错……新手上路,问题举目皆是。

“榜首周真的是太难了,什么都不知道!有时候师傅手把手地教都记不住!”双学籍飞翔学员范振宇“吐槽”,造飞机比开飞机都难!

他们在这里学习了飞翔操控与导航体系、航空发动机以及电机的作业原理和使用方法、光固化3D打印机体零件,以及无人机安装等新知识,探索了各种实用东西的使用方法,并在各种打击中敏捷生长。

无人机的尾撑,用碳纤维制造而成,用螺栓固守时,尖利的螺纹简单把碳纤维的侧壁磨成碳粉,导致孔径越来越大。范振宇刚开端使蛮力,“只需有一点缺点就拆拆开卸,把螺栓拧过来拧曩昔,螺栓跟碳管重复冲突,成果孔径变大了,不契合要求。”在跟工厂师傅讨教之后,他探索出了诀窍:尾撑上的水平尾翼装好之后尽量不拆开,即使拆开也只拧螺母,把螺栓直接敲进去或许依照螺丝纹理悄悄拧进去,这样才不会松脱。

担任制造钢索的李淼也开端入门了,砸紧固件的锤子不能这群大学生“一飞冲天”!何故改写无人机续航时刻世界纪录?太小,不然受力不均,力道和次数也有讲究,他边比画边回想动作,“一般举三四十厘米高,砸三下就行了!”

两三周后,“冯如三号”0号机出炉,这是试验机,重达50公斤,首要用于验证全体布局、气动规划和操作规划等。

8月4日,初次试飞之日。9时左右,飞机被推至跑道,一声“发动”令传来,飞机爆宣布震耳的嘶吼,滑跑几秒后,顺畅上天!

20多分钟之后,0号机凯旋,首飞成功。万里长征迈出榜首步!

三个月更新迭代造4架飞机

首飞的航时,间隔既定方针30个小时还有很大间隔,为此,之后的1号到3号机,需求雷厉风行地“动手术”。

要想飞得满意久,飞机有必要减重减肥。经过比照试验,结合分量、强度、高度等要素及静力试验成果,他们替换了机身资料:0号机选用“全玻璃纤维+碳纤维”组合,以玻璃纤维为主;1号机也是这种组合,但改为以碳纤维为主;2号和3号机更新为以“高强度的T800级碳纤维+航天级硬质泡沫构成复合资料”组成夹层,以保证强度并有用进步刚度,可使受载后结构变形减小。

其他要害部位也有调整:精心匹配出三款发动机,终究挑选了又轻又省油的一款;油路规划也有巧思,选用多个油箱串并联方案,尽或许下降油量改动对飞机重心的影响;起降体系试制了全碳纤维起落架,无需钢索,既安定又减小了气动阻力;飞控体系则选用双天线、激光测距、差分GPS等先进技能,可以把飞翔操控精度进步至厘米级,只需点击按钮,即可全自主起降。

王耀坤把学生分红几个小组,别离担任左右机翼、机身、尾撑、发动机、飞控等不同部位,队员们在纤细的调整中去满意造飞机的精准要求。

悬挂在机身和机翼之间的两根2米多长的钢索,用于接受拉力,防止机翼折断。在做坏了几十条钢索、锤坏几百个紧固件之后,李淼总算能说,自己打造的钢索没问题。尾撑上碳管厚度原本是3毫米,为了减重变为1.5毫米,变细之后的碳管在试验中易变形。范振宇想到一个方法,修补了一根1米长的碳管,打了20个孔,灌上502胶水,巧解难题。就连给机身贴胶带也有技巧,胶带的切断有必要从机翼下方包裹,顶风面不能有气泡,两个月下来,周岳已成为贴胶带小能手,“要先用手摁住胶带,再拿棉布推曩昔,有点像手机贴膜。”

为了培育科研素质,王耀坤还要求,每一个试验都要有试验陈述,每一个规划都要有规划陈述,每个部件都有履历表,“这样做能精准把握飞机状况,也便于后续队员参阅。”

间隔国庆节越来越近,又一次试飞原定于9月30日,一个意外呈现的小插曲使得起飞时刻被逼推迟。

当天,飞机发动机转速反常,怎样都不着火。仔细查看发现,发动机邻近丈量转速的信号线因为扎带捆得太紧,这群大学生“一飞冲天”!何故改写无人机续航时刻世界纪录?线外面的金属保护套被磨损了,导致短路,火花塞没电,无法焚烧。线路组的成员排查反常之后,着手修补,当天的飞翔方案直接撤销。

“幸亏是起飞前发现了,要是再晚一天发现或许线再晚一点磨损,咱们的飞机就直接报废了。”这种偶然,也让王耀坤隐约感觉到成功的曙光,“我其时就想,这群大学生“一飞冲天”!何故改写无人机续航时刻世界纪录?躲过这道生死劫,接下来肯定能成功!”

尔后,这样的小惊险还在不断演出:

倒数第三天,因为气候改动,呈现了耗油速度与之前试飞数据严峻不符的状况,团队只好采纳最保存的耗油率;

倒数第二天,发动机气缸温度改动较大,为了寻求更好的发动机作业状况,咱们紧迫赶制了新舱盖;

直到飞翔前一天,重要的转速传感器损坏了,又暂时替换;

……

正式飞翔前一天,正值祖国母亲生日。这群青年聚在一同观看了国庆阅兵典礼,天安门上空,飞机拉出的艳丽彩烟,更激发了咱们的斗志。

空中飞翔30小时向祖国献礼

10月2日清晨,黑沉的夜空下,王耀坤和学生们一同来到国家体育总局安阳航空运动校园的机场,迎候终极应战。为了保证满有把握,他们打造出两架如出一辙的“双胞胎”无人机,即2号机和3号机,要让它们一同升空,同路飞翔(契合世界航联的规矩)。这样即使一架飞机半途出意外,另一架还可以当“候补”持续作战。

从发动机、机翼、尾翼到线缆、飞控体系,例行查看结束之后,到了要害的起飞时刻,8时6分24秒,“冯如三号”迎着晨曦起飞。

地上上早已搭建好的监控台上,4名队员枕戈待旦,亲近监督显现器上的飞翔参数。飞机飞翔途中需全程监控,为此,团队排了8个班,每班6个人,每次值勤4小时,须时刻坚持头脑清醒。不值勤时,轮休人员就到机库水泥地的地铺上补觉。两天内,所有人均匀睡眠不足5小时。

周岳担任最终一班观测飞控参数,10月3日正午一点多,发动机转速和缸温反常,飞机忽然下降,她信口开河,“掉高30米!”所有人闻声从帐子冲出来,认为飞机没油了,预备随时手动下降。好在十几秒之后,飞机康复正常,咱们才意识到,方才的反常或许是强下降气流所造成的,飞机又爬升到300米高空,持续征战。

一个小时后,“预备下降”的口令传来。全身黑色的无人机,犹如一只姿势美丽的天鹅,打开十米长的翅膀,从空中翩但是落,尾翼上的五星红旗,分外闪亮。

2019年10月3日14时13分06秒,一项簇新的世界纪录诞生了。这架名为“冯如三号”的无人机成为25公斤至100公斤级油动无人机最长续航时刻的发明者。来自世界航联的一位调查员,现场确认了飞翔时刻以及飞翔活动的有用。

在小心肠收好飞机后,不知是谁起了个头,“五星红旗顶风飘荡,成功歌声多么响亮,歌唱咱们亲爱的祖国……”响亮的歌声让在场的所有人欢腾了。

王耀坤介绍,“冯如三号”的含义不只是破纪录,在测绘和通讯范畴远景也很宽广。比方,无人机上搭载测绘仪器之后,一次飞翔30个小时以上,航程将到达两千多公里,可高效获取地上状况。

亲手造飞机,还让一些学生找寻到未来的方向。团队中6名大一学生在专业分流时挑选了航空方向,他们梦想着有一天自己造的大飞机也能飞翔蓝天。

北航冯如书院辅导员郭伟丰泄漏,榜首批科创营只能有40%的人留队,新弥补的营员将和师兄师姐们一道瞄准新的方针,“咱们等待,未来他们能造出‘冯如四号’‘冯如五号’,连绵不断地发明新的奇观。”

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“冯如三号”

“冯如三号”无人机由北航冯如书院和北京学院的33名本科生自主研发、规划、制造、安装。它选用了超大型展弦比,机翼展约为10米,尾撑到机头长4米左右,机身黑色,尾翼印有艳丽的五星红旗。 整机由高强度复合资料制造而成,满载后总分量为75.44千克;整个机身内部除机头放置了飞控设备以外,其余部分均为油箱,飞翔时刻可超越30个小时。

何故能破世界纪录

“冯如三号”之所以可以完成超长时刻飞翔并打破世界纪录,是因为其选材、结构规划、飞控技能等均有精妙之处。

榜首,规划超大展弦比。“冯如三号”的展弦比与展弦比为25的“全球鹰”长航时无人机挨近,使得飞机以低速就能保持平飞状况,削减油耗,且机翼翼型选用特别规划,由北航飞翔器立异研讨团队研发。

第二,资料和加工讲究。全机选用先进的航天级复合资料,减轻自重,防止颤振,并将机身结构和线路的危险降到最低,且便于带着更多燃料。

第三,巧置油箱与油路。选用多个油箱串并联规划,防止油箱中产生气泡,而且保证无人机重心的方位改动不至于过大,保证了无人机的平稳飞翔。

第四,打造强壮的飞翔操控体系。无人机选用自适应飞翔操控体系,能依据飞翔速度和高度调整发动机进油量,节省燃油。试验数据显现,无人机每小时耗油低于1升,远低于市道现有同排量无人机。

来历:北京日报 记者:任敏

流程修改:洪园园

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