《中国青年报》:极致挑战80小时——北航学生再次打破无人机续航时间世界纪录

点击数:    |    加入时间:2021-11-02

《中国青年报》2021年11月2日报道:

极致挑战80小时

——北航学生再次打破无人机续航时间世界纪录

车载起飞的“冯如三号”无人机。北航供图

凌晨4点,团队成员在外场监视无人机飞行状态。北航供图

80小时46分35秒。世界纪录再次被刷新。

前不久,来自北京航空航天大学的“冯如三号”二期团队,成功刷新25-100公斤级油动固定翼无人机续航时间世界纪录的消息引发关注。鲜为人知的是,团队成员是25名来自4个年级、不同专业的本科生,平均年龄不超过20岁,90%以上为00后。

此前,这项纪录由“冯如三号”首期团队保持。2019年10月,首期团队以30小时6分42秒的航时,创下25-100公斤级油动固定翼无人机续航时间世界纪录。如今,二期团队经过两年的极致挑战,成功刷新这一纪录,跃居全世界油动固定翼无人机续航时间的榜首。

站在无人机续航飞行的金字塔顶端,这群不到20岁的年轻人并未停下探索的脚步,他们立志要让“冯如三号”无人机在蓝天翱翔500小时。

一盒被拧坏的螺丝钉

在团队里,所有人的飞行梦想都指向了一个地方:“冯如三号”。

这架油动固定翼无人机,全机为黑色,翼展约10米,机身呈潜艇形,由碳纤维复合材料制成。起飞时,它螺旋轰鸣,尘土飞扬,像一只傲视苍穹的雄鹰。

第一次见到它时,2001年出生的李沛杉只是北航一个入学不久的学生。从未接触过无人机的她,首次见面只是觉得这个大家伙“很酷”。

在“冯如三号”的第一堂课上,这群穿着时尚、追求潮流的00后,被拉到一个工厂,那是北航与航空航天领域企事业单位合作建立的实践育人基地。在这里,所有飞行梦想的实现,都要从拧好一颗螺丝钉做起。

李沛杉在工厂实地学习,没有任何实操经验。在安装零件时,她拧裂过螺旋桨,还因为插错电池,烧坏了器件,当时,这个19岁的小姑娘一下子就哭了。

2018年,作为“冯如三号”团队的首批成员,大飞机班的付宁第一次进入工厂,看着工人师傅手上拿的工具,不知道名字,更不知道如何下手。

以看似最简单的拧螺栓为例,不同的螺栓有不一样的预紧力,拧松了会导致器件松动,过紧了容易造成部件损坏。

让付宁犯难的是,刚上手的他,使劲没有分寸,常常拧着拧着,听着“咯噔”一声,螺丝断了。一周下来,拧坏的螺丝,足以装满一个小盒子。他在“冯如三号”团队待了3年,螺丝拧坏一盒的“传说”,至今还在团队内部流传。

付宁说,这是一项对精密度要求极高的工作,无人机所用的零部件都要一一称重,甚至对胶水的用量都做了数字化的规定。

“冯如三号”首期团队队长张益铨说,团队成员刚来时通常是带着年轻人的“虎气”,什么事都敢干,却免不了粗心犯错,在团队磨炼一段时间后,大家渐渐学会了谨慎、细致的工作态度。

张益铨曾带着一个学弟去调整飞机的水平尾翼,刚开始时,左、右水平尾翼始终达不到同一个水平线,这个小伙子便拆了又装,装了又拆,直到飞机首飞之前,学弟还在一步步调整。

“飞行的要求很高,高到每一条线,都需要达到预设位置。只有这样,才能防止飞机出现异常情况。” 张益铨说。

一夜须白换来的成功

“冯如三号”团队还有“甘坐冷板凳”的传统。

在飞机试飞之前,团队成员需要做大量的加油和抽油工作。这其中,加油是起飞前的最后一步,晚上11点半开始加油称重,往往要到次日凌晨4点多才能结束;同时,他们还要测量发动机的耗油量、转速、气缸的温度,大家4小时轮一班,轮流值班记录。

北航冯如书院2019级学生李绪航至今记得,有一次试飞,虽是8月,但晚上露水重,温度低,坐在发动机附近,螺旋桨吹来阵阵冷风,他们不得不把羽绒服披在身上当被子;偶尔电泵“罢工”了,电池没电了,李绪航就自己上工,靠手摇油泵,给无人机加油。

来自可靠性与系统工程学院的学生刘雅曦,最初在起降组,后来被调到了控制组,负责传感器部分,一做试验就是7个多小时,通宵熬夜是常事。

有一年,大年三十的晚上,团队成员只有一件羽绒服,他们便轮换着披在身上做试验。刘雅曦记得,有时实在冷得受不了,他们中就有人喝辅导员的酒来取暖。

尽管如此,这个19岁的小姑娘从未觉得苦,她只想着可以把所学的东西服务国家。

“冯如三号”团队指导老师王耀坤解释,飞机一旦飞上了天,将面临很多未知因素,随时可能出现发动机熄火等情况,团队成员只有时时刻刻通过地面站监控飞行数据,才能够判断飞机飞行状态,在第一时间作出处理。因此,团队成员要经常根据任务需要一起熬夜。

2001年出生的小伙子王骥勤记得,入学时老师曾说,要找到自己喜欢的事情。现在,他觉得自己找到了,这件事就是“冯如三号”。

有一次,王骥勤发现,飞机加完油后,相关参数出现了问题。他就和团队成员一起把油抽出来,返工修改动力方案,一点点调试。熬到凌晨4点多,偶然照镜子时,他突然发现,自己的胡子一下子变白了。

从此,“一夜须白”的故事也在团队里流传开来。但王骥勤觉得“值”,在死磕试验的过程中,他说自己也变得更加勇敢、严谨了。

没有人因艰苦而放弃“冯如三号”。2020年12月27日,付宁刚参加完研究生招生考试,出了考场,就接到了团队成员的电话。电话那头说,“冯如三号”新型动力系统研发时间紧、任务重,需要人手开展动力试验。二话没说,付宁第二天就坐上了高铁直奔目的地。

后来,有团队成员问他当时有没有犹豫。付宁回答没有,在他看来,既然开始了这件事情,就要继续做下去,“‘冯如三号’不仅是一架无人机,更承载着所有人的飞行梦。”

一架坠落的无人机

这架“冯如三号”无人机也曾伤痕累累。

2001年出生的宇航学院学生章修惠第一次见到无人机坠机,是在海南。中午吃完饭,所有人正准备午休,只听外面有人大喊:“飞机出事了,飞机出事了。”他立刻跑出去,看着飞机呈螺旋状往下坠落,最终消失在树林之中。

所有人都吓傻了,20多人集体出动,带着推车、钳子、剪刀、灭火器,兵分两路去寻找。飞机坠落的位置,处于热带雨林之中,路途布满灌木丛,树枝划破衣服,他们也顾不上了,用双手拨开所有障碍去寻找飞机残骸。

见到无人机时,已是一片狼藉。章修惠记得,无人机一部分掉到了山沟里,另一部分机身不见踪影。同行的王有盛觉得心疼,飞机的每一个部位,可都是大家亲手安装的,在他们心中这是一件无价之宝。

坠机事故发生后,“冯如三号”团队成员把残骸搬回实验室,一点点拆开,分析故障原因。

第一次经历试飞失败时,田格还是一个爱掉眼泪的小姑娘。如今,这位航空科学与工程学院的学生,已见过太多次试飞,一旦遇到突发情况,她可以镇定地去分析故障原因,“这些失败让我有了抗挫折的力量,即便面对其他困难,也没有那么畏惧了。”

在无人机研制期间,为验证各项性能,“冯如三号”团队共进行过数千小时试验,数十轮试飞;为了测试飞机的极限航时,他们曾把飞机带到郑州、 许昌、焦作、安阳、海口、芜湖、天津、南京……

2021年5月18日,团队在河南许昌正式开启了“冯如三号-100型”无人机的试飞之旅。

一片可以自由翱翔的蓝天

试飞当天,这群学生不断盯着天气预报,生怕风向不合适,生怕突遭大风大雨。

来自航空科学与工程学院的学生冯嘉瑞,站在跑道旁的安全区域内,看着承载无人机的汽车直线加速,随着一声“起飞”,飞机瞬间被释放,从汽车上“一跃而起”,沿着梯度逐渐盘旋上升,直至进入预订航线。

成功了!所有人欢呼,眼睛久久盯着天上的“冯如三号”,不愿移开。

试飞成功后,挑战才真正开始。

这架由汽油发动机驱动的无人机,自此开始冲击世界纪录的续航飞行。加满燃料后,它的总重量约为60公斤,飞行期间,携带约3公斤的模拟载荷。

让冯嘉瑞印象深刻的是,有一次,“冯如三号”遭遇八级左右的大风,下起了大暴雨,监测点的帐篷被吹变形,外场的栏杆也被吹跑了几个。所有人屏住呼吸,盯着数据,陪“冯如三号”无人机一起挺过这道难关。

等到第二天,天气转好,无人机还在指定轨道飞行。这超出了张益铨的想象,“这说明在强风和强降雨的环境下,‘冯如三号’的抗风性能非常强。”

5月21日,“冯如三号”无人机完成使命,成功降落跑道。章修惠第一时间扛着摄像机出去拍照,记录它落地的瞬间。这群平均年龄不到20岁的学生抱头痛哭,抑制不住地流下眼泪。

“这是一种发自内心地对航空航天的热爱。” 章修惠说。

“‘冯如三号’是把一群会发光、发热的人聚集在一起,带着大家的理想和追求,一起飞上了蓝天。”成员王澜谖说。

“只有不断追求极致,才能在某一天成为状元。”成员张耀辉说。

2021年10月1日,国庆节当天,国际航空联合会正式认证了“冯如三号”团队创造的新的世界纪录。

“我们打心底感受到学生对航空航天的热爱。”北航团委书记庄岩说,在传统课堂上,很多相关专业的同学不知道飞机如何飞行最省油,甚至有学生不知道起飞的原理。但在“冯如三号”团队,学生们是自主地学习知识,去做机械设计,去向前辈们请教,“我们要将科研和教学融合彻底打通,培养科技人才的先锋队和排头兵。”

望向天空,“冯如三号”团队有着更远大的目标。团队成员林招如,把自己的博士论文方向定为超长航时无人机总体设计,其中提到“冯如三号”无人机飞行目标要达到500小时。他们要瞄准未来航空科技的最高水平。

编辑:贾爱平

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