當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月4日，2017年英國(guó)國(guó)際大學(xué)生載重飛行器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)賽（British Model Flying Association University and Schools Payload Challenges）在諾丁漢落下帷幕。時(shí)隔3年，河北科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“河北科大”）航模隊(duì)再次代表中國(guó)出征英格蘭，獲得限時(shí)載球項(xiàng)目冠軍、限重載水項(xiàng)目亞軍的優(yōu)異成績(jī)。

英國(guó)國(guó)際大學(xué)生載重飛行器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)賽由英國(guó)航模飛行協(xié)會(huì)（BMFA）、英國(guó)皇家航空協(xié)會(huì)（BAS）和英國(guó)BAE系統(tǒng)公司主辦，迄今已有24年的歷史。第二次組隊(duì)參加大賽，河北科大航模隊(duì)不僅成功衛(wèi)冕限時(shí)載球項(xiàng)目冠軍，還以總載運(yùn)320個(gè)網(wǎng)球的成績(jī)刷新了大賽紀(jì)錄。

緊張備戰(zhàn)

這次河北科大航模隊(duì)的參賽，其間波折頗多。自2016年10月起，航模協(xié)會(huì)隊(duì)員一直在為次年4月中下旬在美國(guó)舉辦的AIAA DBF比賽做準(zhǔn)備。不料到了2017年4月初，參賽隊(duì)員因赴美簽證遲遲未獲批準(zhǔn)，無(wú)法成行。得知無(wú)法赴美參賽，已準(zhǔn)備數(shù)月的隊(duì)員們心情都很沮喪。正當(dāng)此時(shí)，峰回路轉(zhuǎn)，隊(duì)里收到了來(lái)自英國(guó)航模協(xié)會(huì)賽事組委會(huì)的邀請(qǐng)函。帶隊(duì)老師當(dāng)即拍板，轉(zhuǎn)戰(zhàn)2017年英國(guó)國(guó)際大學(xué)生載重飛行器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)賽。

做出參加英國(guó)比賽的決定時(shí)，僅剩一個(gè)半月的準(zhǔn)備時(shí)間。雖然已有參賽經(jīng)驗(yàn)，但想到要在這么短的時(shí)間里完成參賽方案制定、模型飛機(jī)整體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵參數(shù)確定、設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫……大家頓覺(jué)壓力山大。

關(guān)鍵時(shí)刻，正在忙畢設(shè)的大四老隊(duì)員李人澍、劉坤挺身而出，主動(dòng)擔(dān)起了項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的重任。時(shí)間少，還能靠加班加點(diǎn)彌補(bǔ)；任務(wù)重，才最磨練人。為了保證團(tuán)隊(duì)高效運(yùn)作，協(xié)會(huì)再次選拔確定了由10名隊(duì)員組成的參賽陣容：材料學(xué)院的李人澍、陶澤川，理學(xué)院的劉坤、李春艷，信息學(xué)院的劉赫、祁澤鑫，電氣學(xué)院的耿琪琛、申烽余，機(jī)械學(xué)院的邊昊、張克猛。教練由楊澤夏擔(dān)任，他曾帶領(lǐng)河北科大航模隊(duì)在2014年的英國(guó)BMFA比賽中取得優(yōu)異成績(jī)，還在英國(guó)西英格蘭大學(xué)航空航天系留學(xué)一年，有豐富的比賽經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)的理論功底。

與上次專攻限時(shí)載球項(xiàng)目不同，這次河北科大航模隊(duì)報(bào)名參加了限時(shí)載球和限重載水兩個(gè)項(xiàng)目。每個(gè)項(xiàng)目的總分均由設(shè)計(jì)圖紙分、設(shè)計(jì)報(bào)告分、演示答辯分、飛行任務(wù)分等組成。其中限時(shí)載球項(xiàng)目的圖紙與報(bào)告滿分都是25分、答辯滿分30分、飛行任務(wù)滿分100分；限重載水項(xiàng)目的圖紙與報(bào)告合成1項(xiàng)，滿分50分，答辯滿分30分、飛行任務(wù)滿分100分，另外一個(gè)計(jì)分項(xiàng)是模型載重量與空機(jī)重量的比值，越大分?jǐn)?shù)越高。

研讀規(guī)則不難發(fā)現(xiàn)，限時(shí)載球項(xiàng)目的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是模型飛機(jī)能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成多次大載重運(yùn)輸任務(wù)，限重載水項(xiàng)目則偏重于在提高載重量和減小模型空機(jī)重量間尋求最佳平衡點(diǎn)。

總體設(shè)計(jì)

由于前期為美國(guó)比賽做了大量的預(yù)研，因此模型飛機(jī)的總體設(shè)計(jì)工作進(jìn)行得非常順利。在對(duì)各種構(gòu)型的驗(yàn)證機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作和試飛后，大家果斷地選擇了常規(guī)布局方案。

為了便于裝箱運(yùn)輸，限時(shí)載球項(xiàng)目模型飛機(jī)的機(jī)身被設(shè)計(jì)成可拼接的兩段。由碳板和碳管搭建而成的全碳纖維桁架，在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的前提下，有效減輕了整機(jī)重量。載運(yùn)艙上獨(dú)特的磁吸式艙蓋，不僅取代了復(fù)雜的機(jī)械開(kāi)艙機(jī)構(gòu)，還能保證載運(yùn)物——網(wǎng)球快速出艙。

為了降低模型飛機(jī)的飛行阻力，同時(shí)增大載球空間利用率，機(jī)身被設(shè)計(jì)成類水滴形，最多可載65個(gè)網(wǎng)球。為制作曲面整流罩，借助了先進(jìn)的3D打印設(shè)備，成功加工出強(qiáng)度高、重量輕且表面空氣阻力系數(shù)低的薄殼結(jié)構(gòu)。參加限時(shí)載球項(xiàng)目的模型機(jī)體采用了PMI航天材料以及碳纖維、凱夫拉等復(fù)合材料，包括一些結(jié)構(gòu)連接件和起落架等受力部件也用到了這些材料。

電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)是總體設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在吸取往年比賽經(jīng)驗(yàn)、結(jié)合實(shí)際風(fēng)洞測(cè)試效果的基礎(chǔ)上，一套帶有減速裝置的電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)脫穎而出。這套系統(tǒng)大大提高了螺旋槳的力效，能幫助模型飛機(jī)在8分鐘內(nèi)用指定型號(hào)的電機(jī)、電池完整地飛6個(gè)起落。

與限時(shí)載球項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)方案類似，限重載水模型飛機(jī)的電動(dòng)動(dòng)力也選用了優(yōu)化后的減速系統(tǒng)。其空載重量為780克，可完成規(guī)定的空載飛行、2千克載重飛行和極限4千克載重飛行。

出征英倫

北京時(shí)間5月30日下午，在加油和鼓勵(lì)聲中，河北科大航模隊(duì)10名隊(duì)員帶著精心制作的模型，懷揣著夢(mèng)想踏上了征途。同行的有校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心副主任樊金玲、電氣學(xué)院科創(chuàng)中心主任劉東輝和航?？萍贾笇?dǎo)老師楊澤夏。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月31日晚，一行人抵達(dá)倫敦，并立刻驅(qū)車來(lái)到離賽場(chǎng)最近的城市——諾丁漢。稍作休息后全隊(duì)開(kāi)了第一次小會(huì)，安排了未來(lái)幾天的工作。

6月1日一早，大家顧不上倒時(shí)差，著手細(xì)心檢查模型。因?yàn)樗心Ｐ投际遣鸪闪悴考笱b箱運(yùn)輸?shù)?，所以難免受飛行顛簸而損壞。隊(duì)員們齊心協(xié)力，先組裝調(diào)試出4架模型。但由于組委會(huì)還在清理場(chǎng)地，因此各隊(duì)均無(wú)法提前獲知賽場(chǎng)的具體情況，更不能在場(chǎng)地做適應(yīng)性訓(xùn)練。后來(lái)咨詢當(dāng)?shù)鼐用瘢弥浇锌晒┠Ｐ驮囷w的滑翔傘基地。于是隊(duì)員們通過(guò)衛(wèi)星地圖查找到了這個(gè)試飛場(chǎng)地的位置。

6月2日中午，在完成所有檢查和準(zhǔn)備工作后，全隊(duì)驅(qū)車前往位于諾丁漢郊區(qū)的滑翔傘基地。進(jìn)入場(chǎng)地后，大家嚴(yán)格遵照賽事流程模擬了兩個(gè)項(xiàng)目的比賽過(guò)程，并順利完成了模型的調(diào)試。

賽前的最后一天，天上飄起了雨，無(wú)法去外場(chǎng)試飛。隊(duì)員們就加班加點(diǎn)對(duì)模型做最后的檢查。負(fù)責(zé)答辯環(huán)節(jié)的兩位同學(xué)也進(jìn)行了反復(fù)練習(xí)，斟酌回答的用詞，并對(duì)答辯中可能被提到的疑難問(wèn)題做了相應(yīng)的預(yù)案。

6月3日下午，主辦方通知賽場(chǎng)可以開(kāi)放，隊(duì)員們隨即帶著兩架模型驅(qū)車前往。而到了比賽場(chǎng)地，大家卻慌了神，原來(lái)飛行跑道并不是想象中的硬化路面，而是剛剛修剪好的草坪。由于上午雨勢(shì)較大，因此整塊草坪坑坑洼洼，大載重情況下模型根本無(wú)法起飛。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)突發(fā)狀況，試飛后大家立刻前往距賽場(chǎng)約48千米的航模店，購(gòu)買了大直徑的寬機(jī)輪。當(dāng)晚，隊(duì)員們又熬夜完成了大機(jī)輪的更換以及起落架的加強(qiáng)。endprint

挑戰(zhàn)自我

當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月4號(hào)清晨，2017年英國(guó)國(guó)際大學(xué)生載重飛行器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)賽在英國(guó)航空模型協(xié)會(huì)官方場(chǎng)地開(kāi)賽。比賽分為三個(gè)部分：設(shè)計(jì)報(bào)告和圖紙?jiān)u分、現(xiàn)場(chǎng)演示答辯以及飛行任務(wù)。第一個(gè)比賽日要完成模型審核、現(xiàn)場(chǎng)演示答辯和限時(shí)載球項(xiàng)目的前兩輪飛行，項(xiàng)目多、任務(wù)重。

順利完成前兩個(gè)任務(wù)后，限時(shí)載球的飛行比賽開(kāi)始了。在此次比賽的兩個(gè)項(xiàng)目中，限時(shí)載球的飛行任務(wù)最具代表性，十分考驗(yàn)?zāi)Ｐ惋w機(jī)的綜合性能以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。根據(jù)規(guī)則，每隊(duì)有兩輪飛行，模型需在8分鐘內(nèi)完成多次起降；完整航線則包括模型起飛、繞過(guò)兩個(gè)塔標(biāo)、將網(wǎng)球運(yùn)送到指定任務(wù)區(qū)、平穩(wěn)著陸。最終成績(jī)按運(yùn)載網(wǎng)球的總數(shù)計(jì)算。

第一輪，河北科大隊(duì)的模型順利起飛。因?yàn)樵趪?guó)內(nèi)進(jìn)行了大量的比賽流程訓(xùn)練，所以5位隊(duì)員配合默契，裝載、起飛、繞標(biāo)、降落、卸球，5個(gè)動(dòng)作一氣呵成。在場(chǎng)的國(guó)外參賽隊(duì)直呼： “unbelievable（不可思議）”！第一輪飛行，河北科大隊(duì)完成了5個(gè)起落，運(yùn)載網(wǎng)球的總數(shù)達(dá)到了300個(gè)。這個(gè)成績(jī)已遠(yuǎn)超其他隊(duì)，甚至比上屆衛(wèi)冕冠軍的運(yùn)載數(shù)量都多。在比賽時(shí)間還剩40多秒時(shí)，為了保全模型，爭(zhēng)取在下一輪飛行中超常發(fā)揮，操縱手李人澍當(dāng)機(jī)立斷，放棄嘗試第六個(gè)起落。

盡管在第一輪飛行中，河北科大隊(duì)的成績(jī)已遙遙領(lǐng)先，但隊(duì)員們都認(rèn)為：挑戰(zhàn)自身極限才是最完美的結(jié)局。經(jīng)過(guò)全隊(duì)一致決議，將第二輪模型飛機(jī)的載球量提高到65個(gè)。雖然賽場(chǎng)上風(fēng)力強(qiáng)勁，操縱手心中的壓力卻沒(méi)有第一輪時(shí)大，每次都熟練地操縱模型順利起飛、繞標(biāo)、降落，并使它停在離卸球區(qū)最近的位置。整輪飛行的節(jié)奏感非常好，大家都期待著能再次刷新紀(jì)錄。不知不覺(jué)中，第五圈飛行已結(jié)束，此時(shí)距本輪飛行結(jié)束還剩45秒。隊(duì)員們頓時(shí)像打了雞血一樣，迅速往載運(yùn)艙中裝填網(wǎng)球，并護(hù)送它緩緩起飛，向第六個(gè)起落發(fā)起沖鋒。但因此時(shí)電池電壓過(guò)低，在模型繞標(biāo)階段李人澍幾乎把油門推到底，希望能拼出最后這個(gè)起落。然而就在模型觸地瞬間，裁判一聲哨響：“時(shí)間到”，比賽結(jié)束。雖然第六個(gè)起落被判定未完成，但河北科大隊(duì)仍以總運(yùn)載量320個(gè)網(wǎng)球的成績(jī)?cè)俅嗡⑿沦愂录o(jì)錄，獲得單項(xiàng)冠軍。大家激動(dòng)不已，全場(chǎng)再次沸騰！

次日，團(tuán)隊(duì)又順利完成了限重載水項(xiàng)目的空載飛行和2千克載重飛行任務(wù)。不料在極限4千克載重飛行中，場(chǎng)地突然由逆風(fēng)轉(zhuǎn)為順風(fēng)，紊亂的氣流導(dǎo)致模型陷入失速螺旋，未能完成任務(wù)。但憑借著報(bào)告分、演示答辯分以及空機(jī)重量分第一，河北科大隊(duì)奪取了該項(xiàng)目亞軍。

思索與展望

在劉東輝老師和楊澤夏教練的耐心指導(dǎo)，以及隊(duì)員們的團(tuán)結(jié)協(xié)作下，河北科大航模隊(duì)僅憑1個(gè)多月的準(zhǔn)備時(shí)間就取得了這樣的好成績(jī)，實(shí)屬不易。這幾年，河北科大航模隊(duì)不僅在國(guó)內(nèi)“科研類”航空航天模型錦標(biāo)賽中戰(zhàn)果赫赫，還多次在國(guó)際大賽中獲獎(jiǎng)。這次能取得好成績(jī)，與河北科大航模隊(duì)平時(shí)注重隊(duì)伍管理和團(tuán)隊(duì)建設(shè)密不可分。隊(duì)員一進(jìn)入隊(duì)里，就被要求學(xué)習(xí)航空理論知識(shí)，并在此后積極投入到各類飛行訓(xùn)練和賽事中去?？恐€(wěn)扎穩(wěn)打、勇于拼搏的精神，團(tuán)隊(duì)成員在一次次比賽的磨礪中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，隊(duì)員間的配合也越來(lái)越默契。

團(tuán)隊(duì)的成長(zhǎng)，還帶動(dòng)了隊(duì)員的個(gè)人成長(zhǎng)。參加本次賽事的操縱手李人澍，加入航模隊(duì)整整4年。這4年的時(shí)光，將一個(gè)略懂航空知識(shí)的毛頭小子，磨練成了眾人眼中的技術(shù)“大?！薄淖畛醯摹翱蒲蓄悺比珖?guó)航空航天模型錦標(biāo)賽，到后來(lái)的“挑戰(zhàn)杯”、美國(guó)AIAA DBF賽和這次的英國(guó)BMFA賽，他在豐富、提高自身的同時(shí)，也為大學(xué)航模生涯畫上了圓滿的句號(hào)。一步一個(gè)腳印、完成自我挑戰(zhàn)，這是每個(gè)河北科大航模人的追求，也是協(xié)會(huì)發(fā)展的秘訣。endprint