创锋范：南航大学生设计救援飞行器

创锋范：南航大学生设计救援飞行器

2015-2016年度的竞赛由Bell直升机公司出题并赞助，竞赛题目是空中发射的无人救灾运载飞行器（Air Launched Unmanned Disaster Relief Delivery Vehicle），竞赛要求是设计一架无人飞行器，要求无人飞行器先装载在“大力神”运输机中，在运输机飞到指定高度和区域的灾区上空后，从运输机中发射 无人飞行器，无人飞行器飞到指定高度的灾区点上空停留并投放完规定重量的救灾物质后，自行飞到设定的补给保障基地。设计出的无人飞行器的飞行性能等要满足 竞赛指南给定的各种技术指标。从竞赛要求看，竞赛涉及到旋翼飞行器的总体设计、结构设计、空气动力学、结构动力学、飞行动力学、飞行控制、飞行动力、成本 效益分析等内容。

针对2015-2016年度的竞赛指南，2015年10月，南京航空航天大学航空宇航学院夏品奇教授组建了南航本科生参赛团队，后起名为“曙光”团队，团 队成员由0112年级的颜伟、潘浙平、张凯、杨玉成、吴文韬、王洛烽六名同学组成，向这一世界之最的大学生旋翼飞行器设计竞赛发起挑战。

早在几年前，夏品奇教授曾三次组织南航大学生代表队参加了这一设计竞赛，并于2009年获得了最佳新参赛奖。但在夏品奇教授的心里，希望南航的大学生能获得 更好的成绩，因为他有着一个多年没有实现的愿望。在夏品奇教授还是年轻教师的时候，我国直升机专业的奠基人王适存教授生前曾希望南航直升机专业的老师能组 织大学生参加这一竞赛并获奖，因为这不仅能培养优秀直升机专业人才，还能体现我国直升机专业的水平。夏品奇老师时刻牢记王适存教授的嘱托，默默地、坚持不 懈地组织学生参加这一竞赛，以实现王适存教授的生前心愿，展现南航直升机专业在国际上的竞争力。

由于竞赛的难度很大，工作量很大，需要花费大量的时间。为了确保参赛学生有足够的时间投入到设计竞赛中，同时不影响学生的学业，夏品奇教授将学生参加设计竞 赛与本科毕业设计结合起来，将设计竞赛的内容作为毕业设计的内容，起到了一举两得的作用，也确保了参赛学生能集中全部精力投入到这一极具挑战的创新设计 中。

初生牛犊不怕虎，参赛学生面对难度极高的竞赛挑战，个个意气风发，欲欲一试。但在参赛之初，队员们在参考了往年学长们参赛的情况后，对比赛结果并没有抱太大 的期望，只是抱着试试的心态。随着设计进程的不断推进和经常性的头脑风暴，同学们获得了一个个灵感。将旋翼设计成上下共轴反转、桨叶设计成折叠式，以节省 在大力神飞机中的空间限制；将飞行器设计成投放式发射，以克服在飞机舱内不能启动旋翼的使用限制；将舱门与起落架结合，构思出了“鹰爪兰舱门-起落架系 统”；为解决机体稳定性，探讨出“IBC”的概念，也就是“单片桨叶操纵”；队员们从零基础开始还自学了CATIA、MATLAB、CFD等软件。当同学 们构思并优选出一款具有独特构型和发射方式的AURORA旋翼飞行器后，还没来得及高兴太久就傻眼了！这种旋翼飞行器的性能能满足竞赛指南的设计指标吗？ 这种独特构型的旋翼飞行器的性能如何计算呢？教科书中只有常规旋翼飞行器性能的计算方法，找不到这种独特构型的旋翼飞行器性能的计算方法。怎么办？队员们 没有别的选择，只有硬着头皮抱起了厚厚的旋翼飞行器经典专著一点点吭读，只有查起了各种中英文参考资料埋头研读，相互讨论，甚至查出了俄文参考资料，不懂 俄文，从列出的公式来推断俄文的意思。就这样，队员们每天上午9点前到达526教室展开研究工作，一直到晚上10点后才离开，有时甚至为了赶进度、解决疑 难问题会通宵待在教室里。有时当同学们迷惑、疲惫地趴在桌子上发呆时，夏老师总是鼓励大家不要气馁，重在参与，只要坚持，定有收获。在一个个困难被克服 后，队员们开始相信，这样继续努力下去，完全有机会获奖。

队员们从去年10月份开始着手构思设计方案，直到今年六月初才完成了最后的参赛报告，正式提交给了美国直升机学会。看着这份长达50页的英文竞赛报告，队员 们其实已经感到了满满的收获。八月初团队收到了AHS发来的通知，得到了令人惊喜的回响：南航团队获大赛本科组第一名！当然，对于最后夺冠的结果，参赛队 长颜伟同学很是谦虚：“对于得了第一名，我们是万万没有想到的，因为我们在设计阶段阅读了很多历年获奖报告，水平都很高，感觉当时我们的研究与国外的报告 还有很大的差距。能够获得世界第一，这也许是最大的惊喜吧。”傲人的成绩背后是他们不断磨练积累自己的身影。这场大赛只是一个契机，让这群意气少年有了挥 洒才华的舞台。

谈到如今的成绩，队员们除了感慨成果来之不易外，更多的是对两位老师的感激之情。指导老师夏品奇教授和顾问老师冯植钊先生对曙光团队的帮助可谓“不遗余力”。

夏老师说起来还是这个团队的促成者，在颜伟同学获得保研资格后，夏老师让他找几名有兴趣、有毅力、已获保研资格的同学一起准备参加这次的大学生旋翼飞行器设计竞赛，并以此作为他们的毕业设计工作，夏老师担任团队的指导老师，给予同学们一切帮助。

而身在国外的冯植钊先生也是坚持每周和队员们视频讨论，给出自己的意见。今年四月，冯先生携家眷来中国访问旅游，在南京的三天里，他没有陪家人外出游览，而 是和队员们一起待在526教室，一方面对队员们的已有成果发表自己的看法，另一方面帮助队员们分析前几年马里兰大学、佐治亚理工学院等知名大学参赛的获奖 作品，提醒我们参赛中所需注意的细节。526教室里的小黑板上记录下了先生的宝贵意见，也见证了那几日不能忘怀的师徒之情。

颜伟同学说：“辛苦了八个月终于获得一点成果，主要还是要感谢夏品奇老师和冯植钊老师的不懈指导，在最迷惑的时候给予帮助，在最低落的时候给予鼓励，如果 没有这两位老师，我们是万万不可能获此殊荣的。”言语之间无不是感激之情。颜伟同学还说，感激的不仅是这两位老师，还有在背后支持整个团队的学校以及相互 扶持的队友们。

指导教师夏品奇教授在为学生们获得设计竞赛的第一名而感到骄傲的同时，也感到了一种欣慰，因为他终于实现了王适存教授的生前心愿，以第一名的成绩表达了对王适存教授谆谆教诲的一种感恩。

如今，队员们在赢得世界比赛冠军的同时，将继续在南航的直升机专业读研深造，不断积累自我，向着更好的未来进发。

由于赢得美国直升机学会组织的此次大赛第一名，“曙光”团队还受到AHS邀请，将参加2017年的美国直升机年会暨技术展示会，并在大会上做竞赛报告。美 国直升机年会是全世界每年一次的直升机学术盛会，每年来自世界各国的直升机专家、学者、研究生多达1600多人参加会议。在这样的大会上做竞赛报告，参与 这种直升机界的世界级盛事，对年轻的学生队员们来说又将是一笔不菲的财富。现在，队员们又开始忙于准备论文，投入到参加明年的美国直升机年会的准备中了。

我们有理由相信，经过这场设计竞赛的艰苦磨练以及日后参加美国直升机年会的锻炼，这群少年将会成为直升机科研路上不可小觑的一股力量，南航就是他们梦想起步的地方。