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从小型无人机创新开始
http://news.QQ.com  2009年11月02日06:30   中青在线-中国青年报   

  在国际航空领域,一种速度比最快的直升机更快,可以垂直起降,能够把部队和补给送到敌人的防线后方难以到达的地带,发动攻击的时候,可以像自然界中的猛禽一样加速俯冲给敌人致命一击的美国高尖端超级飞机V-22,成了北京航空航天大学学生王耀坤的“挑战”对象。

  在本届“挑战杯”科技发明制作展厅内,王耀坤带来一款名为“基于倾转动力系统的可自由起降验证机”十分引人注目。

   这个小飞机“长相”有些特别,整体形状跟我们乘坐的客机类似,不过,在飞机头的前方有个螺旋桨。当它准备起飞和落地的时候,飞机头昂起,螺旋桨冲天“呼呼”地转,像直升机一样可以自由起降;当它起飞后准备向前方飞行时,飞机头带着螺旋桨向下旋转,恢复成一架螺旋桨冲正前方的固定翼飞机。

  据新华社披露,美国V-22飞机是美国十大最贵的军机之一,仅仅在研发过程中,就有30名海军陆战队士兵和平民因它丧生。美国前副总统切尼多次要取消该飞机的生产计划,但由于该飞机作战半径大、用途广,最终未能如愿。

  “这个飞行器不仅能克服V-22飞机设计和结构存在的某些不安全缺陷,而且,它可以更广泛地应用于救灾、护航等各种恶劣环境中的工作。”王耀坤介绍起自己的作品头头是道。

  王耀坤说,V-22飞机机翼两端有两个螺旋桨,分别由两台发动机驱动,如果飞机在空中有一台发动机坏了,就会造成力量不均导致侧翻,这是它几次坠毁的原因。而他设计的飞行器就是为了克服V-22飞机缺陷,设计成只有一套主动力系统——共轴反桨动力系统的飞机。

  由于这种小飞机结合了直升机和固定翼飞机的优点,飞行速度高、航程远,而且节油节电。在实际应用中,可以对付索马里海盗,只要装上摄像头,它所能看到的东西和人是一样的,用它来侦查海盗的行动,比开直升机肯定安全经济得多。在救灾过程中,它可以在车顶上起飞,深入灾区搜索情况、评估灾情。如果发展为载人飞机,它的作用与直升机一样,但速度更快,可以更及时地抢救伤员,更及时投放救灾物资减少损失。

  别看现在展厅里王耀坤看着自己的作品满脸笑意挺自豪,但设计研究这款飞行器吃的苦,受到的挫折和困难只有他自己最清楚,用他自己的话说“搞飞机太痛苦了”。

  早在2007年,大三年级的王耀坤就曾参加过第十届“挑战杯”,他的作品“具有超机动竖直悬停性能的可自由起降飞行器”获得一等奖。按照很多人的想法,王耀坤已经保送研究生并且小有名气,只要继续老老实实地读书,将来肯定能找到好工作。但是,从小就对飞机情有独衷的王耀坤并不想“混文凭”,参加完第十届“挑战杯”后就开始了他的新项目——“基于倾转动力系统的可自由起降验证机”。

  设计这种飞行器实在太难了,与之类似的V-22飞机在美国研究了18年,而在国内相关技术几乎是“零”。2008年春天,王耀坤做完该技术第一代飞机的时候,在“悬停”环节卡了壳,怎么改进也无法实现,当时他感觉“做不下去了,太难了,就像掉在深坑里看着上面不知道怎么往上爬,真是不想干了”。没过多久,四川汶川特大地震发生了,我国优秀的飞行员在抗震救灾中不幸牺牲,王耀坤的心往下一沉,他想,这种飞行器是我国未来急需的飞机,研究它太有必要了!于是,他走出思想懈怠的坎儿,硬着头皮继续干。

  检验飞机是否成功,试飞才是硬道理。“那玩的就是心跳”,王耀坤说,每次飞机试飞的时候,他的腿也打哆嗦。“那是在天上飞的,又是新东西,各种各样的偶然因素都会发生,哪怕是一个线头松了,都可能造成坠毁,谁都没有100%的把握。”

  试飞的时候,飞机飞不起来是经常发生的事。好几次王耀坤费劲抱着挺大一个飞机跑到试飞场,周围围了一堆人看热闹,他撅着屁股鼓捣半天,试飞的时候却没飞起来,围观的人一哄而散,还有人说风凉话,“直升机技术那么成熟了,你这个破玩意真是瞎折腾。”“俄罗斯的战斗机多强呀,咱们仿制就行了。”而王耀坤想,我们就是要搞出自己的东西,这才是飞机的魅力所在。

  对关键技术的攻关非常熬人,有时还会把自己弄伤。今年春天,王耀坤正在对这项技术的第四代飞机进行“垂直起降”攻关。那些日子,他白天试飞,晚上改进,把自己熬得很疲惫。因为飞机里的电路太复杂,有一次,他正在拆电路,一下子接短路了。“那么大一块锂电池,能量非常强大,两个铜的金属接头碰在一起,因为电流太大,铜‘噗’的一下变成一团烟气化了”,王耀坤的脸全都被熏黑了,手也烧焦了一层皮。

  今年7月,王耀坤开始准备参加第十一届“挑战杯”,他回到河南郑州老家,跟航模厂的老师傅一起做试验机,他白天跟着工人师傅做飞机零件,晚上回到家里画图纸,一干就是两个多月。

  10月的一天,王耀坤带着飞机到北京郊区做“空中倾转”试验飞行,这个技术是最难、最核心的飞行科目。飞之前,他做好了摔毁一架飞机的最坏打算。头天晚上,尽管干完活儿早就可以睡觉了,但他心里怎么也不踏实,反反复复检查折腾到半夜一两点才回宿舍。躺在床上,他满脑子里还都是飞机,“到底还有什么问题,明天会发生什么问题,现在还能做什么?”第二天一大早,他抱着飞机直奔试飞场。这架凝结着王耀坤心血的小飞机,成功地完成了所有飞行科目,最后稳稳地降落到地面。一块悬在心里的大石头终于落地了,“那种‘置之死地而后生的快乐’是别人根本体会不到的。”王耀坤说。

  我国特种飞行器设计领域青年专家、北京航空航天大学航空科学与工程学院副教授万志强说,王耀坤设计的“基于倾转动力系统的可自由起降验证机”,布局新颖、结构简单、只用一种方式就解决了垂直起降和悬停的问题,在国际和国内航空器设计领域尚属首次。这种设计布局比美国V-22飞机结构简单、可靠性强,特别适用于小型无人机。而且经济性、可靠性和运用性比较好,在未来具有较好的发展潜力。

  王耀坤希望在未来的日子里,能够把“基于倾转动力系统的可自由起降验证机”做得像美国V-22飞机一样成熟,让中国真正拥有自主创造的超级飞机。

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