創鋒范：南航大學生設計救援飛行器

創鋒范：南航大學生設計救援飛行器

2015-2016年度的競賽由Bell直升機公司出題并贊助，競賽題目是空中發射的無人救災運載飛行器（Air Launched Unmanned Disaster Relief Delivery Vehicle），競賽要求是設計一架無人飛行器，要求無人飛行器先裝載在“大力神”運輸機中，在運輸機飛到指定高度和區域的災區上空后，從運輸機中發射 無人飛行器，無人飛行器飛到指定高度的災區點上空停留并投放完規定重量的救災物質后，自行飛到設定的補給保障基地。設計出的無人飛行器的飛行性能等要滿足 競賽指南給定的各種技術指標。從競賽要求看，競賽涉及到旋翼飛行器的總體設計、結構設計、空氣動力學、結構動力學、飛行動力學、飛行控制、飛行動力、成本 效益分析等內容。

針對2015-2016年度的競賽指南，2015年10月，南京航空航天大學航空宇航學院夏品奇教授組建了南航本科生參賽團隊，后起名為“曙光”團隊，團 隊成員由0112年級的顏偉、潘浙平、張凱、楊玉成、吳文韜、王洛烽六名同學組成，向這一世界之最的大學生旋翼飛行器設計競賽發起挑戰。

早在幾年前，夏品奇教授曾三次組織南航大學生代表隊參加了這一設計競賽，并于2009年獲得了最佳新參賽獎。但在夏品奇教授的心里，希望南航的大學生能獲得 更好的成績，因為他有著一個多年沒有實現的愿望。在夏品奇教授還是年輕教師的時候，我國直升機專業的奠基人王適存教授生前曾希望南航直升機專業的老師能組 織大學生參加這一競賽并獲獎，因為這不僅能培養優秀直升機專業人才，還能體現我國直升機專業的水平。夏品奇老師時刻牢記王適存教授的囑托，默默地、堅持不 懈地組織學生參加這一競賽，以實現王適存教授的生前心愿，展現南航直升機專業在國際上的競爭力。

由于競賽的難度很大，工作量很大，需要花費大量的時間。為了確保參賽學生有足夠的時間投入到設計競賽中，同時不影響學生的學業，夏品奇教授將學生參加設計競 賽與本科畢業設計結合起來，將設計競賽的內容作為畢業設計的內容，起到了一舉兩得的作用，也確保了參賽學生能集中全部精力投入到這一極具挑戰的創新設計 中。

初生牛犢不怕虎，參賽學生面對難度極高的競賽挑戰，個個意氣風發，欲欲一試。但在參賽之初，隊員們在參考了往年學長們參賽的情況后，對比賽結果并沒有抱太大 的期望，只是抱著試試的心態。隨著設計進程的不斷推進和經常性的頭腦風暴，同學們獲得了一個個靈感。將旋翼設計成上下共軸反轉、槳葉設計成折疊式，以節省 在大力神飛機中的空間限制；將飛行器設計成投放式發射，以克服在飛機艙內不能啟動旋翼的使用限制；將艙門與起落架結合，構思出了“鷹爪蘭艙門-起落架系 統”；為解決機體穩定性，探討出“IBC”的概念，也就是“單片槳葉操縱”；隊員們從零基礎開始還自學了CATIA、MATLAB、CFD等軟件。當同學 們構思并優選出一款具有獨特構型和發射方式的AURORA旋翼飛行器后，還沒來得及高興太久就傻眼了！這種旋翼飛行器的性能能滿足競賽指南的設計指標嗎？ 這種獨特構型的旋翼飛行器的性能如何計算呢？教科書中只有常規旋翼飛行器性能的計算方法，找不到這種獨特構型的旋翼飛行器性能的計算方法。怎么辦？隊員們 沒有別的選擇，只有硬著頭皮抱起了厚厚的旋翼飛行器經典專著一點點吭讀，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，從列出的公式來推斷俄文的意思。就這樣，隊員們每天上午9點前到達526教室展開研究工作，一直到晚上10點后才離開，有時甚至為了趕進度、解決疑 難問題會通宵待在教室里。有時當同學們迷惑、疲憊地趴在桌子上發呆時，夏老師總是鼓勵大家不要氣餒，重在參與，只要堅持，定有收獲。在一個個困難被克服 后，隊員們開始相信，這樣繼續努力下去，完全有機會獲獎。

隊員們從去年10月份開始著手構思設計方案，直到今年六月初才完成了最后的參賽報告，正式提交給了美國直升機學會。看著這份長達50頁的英文競賽報告，隊員 們其實已經感到了滿滿的收獲。八月初團隊收到了AHS發來的通知，得到了令人驚喜的回響：南航團隊獲大賽本科組第一名！當然，對于最后奪冠的結果，參賽隊 長顏偉同學很是謙虛：“對于得了第一名，我們是萬萬沒有想到的，因為我們在設計階段閱讀了很多歷年獲獎報告，水平都很高，感覺當時我們的研究與國外的報告 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。”傲人的成績背后是他們不斷磨練積累自己的身影。這場大賽只是一個契機，讓這群意氣少年有了揮 灑才華的舞臺。

談到如今的成績，隊員們除了感慨成果來之不易外，更多的是對兩位老師的感激之情。指導老師夏品奇教授和顧問老師馮植釗先生對曙光團隊的幫助可謂“不遺余力”。

夏老師說起來還是這個團隊的促成者，在顏偉同學獲得保研資格后，夏老師讓他找幾名有興趣、有毅力、已獲保研資格的同學一起準備參加這次的大學生旋翼飛行器設計競賽，并以此作為他們的畢業設計工作，夏老師擔任團隊的指導老師，給予同學們一切幫助。

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

顏偉同學說：“辛苦了八個月終于獲得一點成果，主要還是要感謝夏品奇老師和馮植釗老師的不懈指導，在最迷惑的時候給予幫助，在最低落的時候給予鼓勵，如果 沒有這兩位老師，我們是萬萬不可能獲此殊榮的。”言語之間無不是感激之情。顏偉同學還說，感激的不僅是這兩位老師，還有在背后支持整個團隊的學校以及相互 扶持的隊友們。

指導教師夏品奇教授在為學生們獲得設計競賽的第一名而感到驕傲的同時，也感到了一種欣慰，因為他終于實現了王適存教授的生前心愿，以第一名的成績表達了對王適存教授諄諄教誨的一種感恩。

如今，隊員們在贏得世界比賽冠軍的同時，將繼續在南航的直升機專業讀研深造，不斷積累自我，向著更好的未來進發。

由于贏得美國直升機學會組織的此次大賽第一名，“曙光”團隊還受到AHS邀請，將參加2017年的美國直升機年會暨技術展示會，并在大會上做競賽報告。美 國直升機年會是全世界每年一次的直升機學術盛會，每年來自世界各國的直升機專家、學者、研究生多達1600多人參加會議。在這樣的大會上做競賽報告，參與 這種直升機界的世界級盛事，對年輕的學生隊員們來說又將是一筆不菲的財富。現在，隊員們又開始忙于準備論文，投入到參加明年的美國直升機年會的準備中了。

我們有理由相信，經過這場設計競賽的艱苦磨練以及日后參加美國直升機年會的鍛煉，這群少年將會成為直升機科研路上不可小覷的一股力量，南航就是他們夢想起步的地方。