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北航学子创下无人机最长续航时间纪录,平均年龄十九岁 创世界纪录的“本科生团队”
2019年11月19日 10:19 来源:中国教育报 作者:于珍 字号

内容摘要:近日,由北京航空航天大学自行研发、生产、制造的无人机——“冯如三号”,创下了25公斤至100公斤级油动无人机续航时间的世界纪录。受限于发动机效率、整机重量等因素,在同等重量等级和动力类型的无人机中,要进行长航时续航,尤其要超过30个小时,技术难度很大。在“冯如三号”之前,国际上尚无团队正式挑战。

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  30小时6分42秒!又一项新的世界纪录诞生。

  近日,由北京航空航天大学自行研发、生产、制造的无人机——“冯如三号”,创下了25公斤至100公斤级油动无人机续航时间的世界纪录。来自国际航联的观察员现场确认了飞行时间以及飞行活动的有效,随后,国际航联就此纪录在其官网上发布了正式声明。

  受限于发动机效率、整机重量等因素,在同等重量等级和动力类型的无人机中,要进行长航时续航,尤其要超过30个小时,技术难度很大。在“冯如三号”之前,国际上尚无团队正式挑战。

  而创造这一纪录的,则是一群平均年龄只有19岁的北航学子。“同级别、同动力的无人机能飞20小时就很厉害了,你们是一二年级的本科生,怎么可能做到?”在选择这一项目方向的时候,团队也面临着一些质疑声。

  硬核团队,一群本科生想“上天”

  “准备降落”“收到收到”,随着对讲机传来的预示成功的口令,一架姿态优美的无人机平稳降落,负责操作降落的北京航空航天大学冯如学院2018级学生周岳和吴雨恬,长长地舒了一口气,紧紧地抱在了一起。

  北京时间10月2日8时6分24秒,“冯如三号”从国家体育总局安阳航空运动学校自主起飞,在航校上空300米高度盘旋飞行。飞行期间不允许加油,在既定的油量上,翱翔蓝天的“冯如三号”,在白天与黑夜中画出绚烂航迹。

  “这一飞行世界纪录,既为庆祝中华人民共和国成立70周年献礼,也为致敬中国航空暨冯如首飞110周年。”冯如书院专职辅导员郭伟丰介绍说。

  从决定要做一架飞机,到书写一项崭新的世界纪录,前后只用了不到一年时间。看着眼前这一张张稚嫩的脸,很难想象他们身上蕴含着这么大的能量。“硬核”团队是如何炼成的?这还要从学校的科技创新训练营说起。

  2018年10月,冯如书院成立了第一期科技创新训练营。而挑战25公斤至100公斤级固定翼油动无人机续航时间的世界纪录,就是冯如书院首期科技创新训练营的终极目标。通过简历投递、笔试和集中面试三个环节,训练营招募了33名来自冯如书院、北京学院的本科一二年级学生。

  为什么选择去创造一个世界纪录作为科创营的目标?指导教师、北航飞行器设计专业讲师王耀坤说,这并非头脑一热,而是经过深思熟虑的。“一方面,我们想带领学生做有挑战性、创新性的东西;另一方面,学校的科研团队有相关技术储备,我们在科研领域的优势可以支撑我们这一尝试。”

  “刚加入科训营时,我对无人机的了解很有限,只知道我们要创造一个世界纪录。”科训营队长、冯如书院2017级学生张益铨说。由于学段较低,和张益铨一样,很多训练营成员的专业知识和工程实践能力都很匮乏。

  产学研结合,从技术“小白”到专家

  这支“零基础”的团队集合完毕后,在不影响学业的情况下,每到周六,学生们就在王耀坤等老师的指导下进行理论学习。大到无人机系统的具体组成,小到各种具体的技术、各式电池的使用,都是学习的内容。同时,他们还去机场观摩、学习无人机的自动驾驶,并到某研究所观摩C919大飞机的静力试验等。

  “这些理论知识和实地学习,让我们对飞机有了更系统的了解,也为后期的工作打下了更坚实的基础。”北京学院2018级学生周颐诺说。

  在半年的课程学习和训练后,今年暑期,科训营来到了冯如书院科技创新实践基地——河南郑州某航空器材制造有限公司,开始亲手打造“冯如三号”。

  一开始,没有任何工程经验的学生们,面对五花八门的工具、各种型号的螺栓螺母,感到又新奇又手足无措。“如何选用工具,怎样装配和更换部件,如何用钻头打孔,我们在工厂老师傅的带领下,一点一点学习基本功。”张益铨说。

  飞机是一个要求高度集成性的工业产品,为了满足对飞机性能的要求,从总体设计到各细节的研究都需要技术创新和反复试验。在校内外老师的带领下,大家认真对待每一个螺钉、每0.1伏电压。

  “从理论图纸到无人机的生产成型,技术专家们带领我们学习光固化3D打印机体零件等新技术,指导完成和改进飞机的机体结构。我们不仅懂得了从全局把握无人机的设计研发制作,还学会了对一根线、一个孔等细节的把握。”北京学院2017级学生付宁说,虽然常常累到精疲力竭,但一切都很值得。

  学生们也在不断摸索,克服困难,从最开始的“小白”成长为各细分领域的专家。“由于油箱构造的特殊性,我所在的油路组第一次给飞机加油,用了整整4个小时,后来我们试验了大量的方法,在校内外老师的联合指导下,熬夜研究方案,把时长缩短到了一个小时之内。”冯如书院2018级学生陈旭航忆及此事,成就感满满。

  “‘冯如三号’是产学研三方无缝衔接的成果,这培养了学生的工程实践能力、科技创新能力,让学生在科技创新中深化对专业理论知识的理解。”冯如书院院长杨超教授说。

  创新人才培养,助力“空天报国”

  在刚加入科训营时,这群本科生并没有具体的专业,他们同属于覆盖一、二年级大类本科生,强化通识教育的“北航学院”。

  2017年,北航开始实行跨学院实体招生,正式成立北航学院,将70个本科招生专业按照学科门类归并为四大类招生专业,进行宽口径、大平台的专业设置与培养。北航学院实行书院制管理,下设士谔、冯如、士嘉等六大书院。

  “书院制下的大类培养重视学科交叉能力,给了我们更多发现自我和专业选择的机会,学院推行的课程超市能够满足我对仪器科学等专业的兴趣,冯如大讲堂邀请的各领域大师级人物为我们拓展了视野,这些都对我们研制‘冯如三号’帮助很大。”冯如书院2018级学生马浩林说。

  科训营是对北航书院制培养模式的一次全新探索。“这一校企联合的人才培养模式,充分有效地利用了企业的资源,学生们进一步扩展了知识,做到学以致用,也培养了他们的科技创新素质和能力。”郭伟丰说。

  而通过科训营的创新实践,又加深了学生对专业的认识,进一步助力学生的专业学习和科研方向选择。“这次‘冯如三号’的制作让我认识到理论学习的重要性,我对飞行器设计有了总体把握,也理解了什么叫大型系统工程。”冯如书院2018级学生林招如说,这更坚定了他在后续选择学院时,进入航空学院的想法。

  张益铨介绍,由于具备突出的长航时飞行能力,该无人机适于执行长距离空中电力巡线、森林防火、岛礁巡查等飞行任务,在测绘和通信等诸多方面具有潜在应用价值。

  陈旭航与“冯如三号”一起度过了自己的18岁生日。“对我而言,这是成年的礼物,‘冯如三号’的成功也是北航人‘空天报国’担当意识的体现。”陈旭航感叹,“仰望星空的前提是脚踏实地,祖国腾飞,吾辈自强,北航学子应延续光荣传统,为祖国空天领域发展持续作出贡献。”

  “目前,学校正在推进各类科研与教学实验室向学生开放,将科研优势转化为人才培养优势,传承红色基因,培育创新基因,更好地培养社会主义建设者和接班人。”北航学院常务副院长曹庆华说。

 

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