冠军奖杯 这样铸就
2017-05-03吴韦志
大赛简介
201 6年英国国际大学生飞行器设计比赛(2016 British Model Flyinq Association University and Schools Payload Challenqes)已在英国约克Elvinqton机场顺利落幕,来自世界各地高校的近百支队伍参加了这次大赛。该比赛由英国模型飞行协会(BMFA,British Model Flving Association)、英国皇家航空协会Royal Aeronautical Society)和英国BAE系统公司主办,迄今已有23年历史,是一项大规模、高水平的国际大学生飞行器设计赛事。赛事评委均为这些机构的资深专家。大赛不仅对参赛团队的飞行器设计与制作能力是个挑战,对论文撰写、图纸绘制、现场答辩与团队配合等团队的综合实力也是一个考验。比赛中,北航歌尔航模队不负重望,取得了限时载球比赛冠军、载重飞行亚军的优异成绩,其中限时载球项目还创下该赛事载球数量的历史纪录。
组队备战
经严格选拔,北航航模队成立了由航空科学与工程学院吴韦志、林可、贺睿琛、刘凡、辛宏博、徐天宁、盛文泰,材料科学与工程学院王真金,可靠性与系统工程学院李朦朦以及國际学院Adil labal共10名同学组成的参赛团队,由航模队李永新教练和王耀坤老师带队参赛。
自2015年10月报名参赛后,参赛团队便投入紧张的设计与制作工作中。经反复设计与计算模拟,我们先后研发出7代验证机,包括飞翼布局、S翼型V尾布局、升力翼型V尾布局、常规布局等数个方案。在对各型验证机进行设计、制作以及试飞改进后,常规布局脱颖而出,被确定为最终设计方案。
对于每一架参赛机,试飞往往是检验其设计和制造的关键。定型前的每一次试飞,总是令人胆战心惊。天气因素、人为疏忽、设计不当等,时常令我们遭受挫折与失败,大家的心也随着模型飞机的起落而跌宕。
比赛出发前一周,天气阴沉,但因时间紧张,我们不得不照常试飞。幸运女神并未眷顾我们,意外却接连袭来:载重模型飞机起飞后,雨水渗入了接收机,模型失控、坠落;载球模型飞机升空后,机身隔框碳片疲劳断裂,也不幸坠落。捡起损坏的模型飞机,大家的心都在滴血。不过时间并没有留给我们太多沮丧的余地,大家必须马不停蹄地赶制模型、做令人心惊胆战的抬翼尖测试、熬夜修改无数版的报告和图纸,最后终于赶在deadline(截止时间)前向大赛组委会提交了资料。之后,又经过无数次试飞和方案修改,才取得了令人欣慰的试飞成绩。特别是最后几次试飞,远超往届冠军的成绩。
出发前,其他队员都来帮忙壮行。在退役老队员的加油鼓励声中,我们踏上了前往英国的征程。8个多月的准备,两架久经考验的模型飞机出征异国,每个人的心中既有忐忑,更充满期待。
到达英国后,全队来不及休息就准备试飞。同样的信仰、同样的拼命、同样的团结和士气在异国他乡依旧延续。比赛前夕,我们在小雨中到达Elvinaton机场。其他队伍也陆续抵达,包括阵容庞大的载重项目卫冕冠军德国哥廷根大学和载球项目卫冕冠军苏格兰斯塔克莱德大学。看到我们,他们都好奇地过来拍照询问。特别是见到我们的参赛机时,很多人不由地赞叹:“这个设计很完美。”
这些惊讶与赞扬随着比赛的临近都转为了无声的压力。好在模型飞机稳定的结构设计给予我们的信心、无数次试飞检验给予我们的经验,霎时间汇聚在脑海中化成力量,助我们走向赛场。
设计亮点
这次大赛,我队参加了限时载球、载重飞行全部两项比赛。在模型的制造与选材方面,大量使用了航天材料PMI、玻璃纤维、凯夫拉、碳纤维等多种复合材料。在满足结构强度、刚度的基础上,将整机重量尽可能降到最低。
参加载球项目的模型飞机,机身设计采用了碳构架球舱,以使球能够轻松滑动装载,且不影响飞行器的重心位置。通过独特的五通道球舱设计,其最大容量可达50颗球。
在该机的整体设计中,复合材料等新材料的大量使用,大大提高了整机性能。原先由桐木制成的主梁,顶部和底部添加了碳纤维,在一定程度上增强了其剪切强度。在其他连接件、起落架等承力部位,同样也应用了复合材料。这样,该机能在10分钟内、在指定电量条件下飞行6个起落。此外,为方便拆装及远距离运输,在部件的连接处亦采用了许多创新设计,即便是在电池这样的细节上,也优中选优,以使模型飞机的性能达到极致。
参加载重项目的模型飞机采用水舱与机身融合的整体设计。机身采用碳构架,前缘和梁同样添加了碳纤维等复合材料,其空载重量660g。整机可完成规定的空载飞行、2kg载重飞行及4kg载重飞行等全部任务。
比赛过程
比赛分为三个部分:设计报告及图纸、答辩展示和飞行任务。在前两个环节中,我队在限时载球项目中获得第一,载重项目中获得第二。而在最终的飞行任务环节,我们在限时载球项目中以280个球的成绩创造了赛事纪录,稳拿第一!在载水4kg飞行中,虽然受天气影响,但仍夺得亚军。
尽管比赛已经过去一段时间了,但那些激烈而紧张的瞬间仍不时在脑海中回放。特别是载球项目比赛,正是依靠全队的团结拼搏,才克服困难最终夺冠。
根据载球项目飞行任务规则,每队有两轮飞行。模型飞机应在10分钟时间内,绕过两个塔台,将载运的网球投放到目标,以投放的网球数量计分。
第一轮,我队的模型在第一个起落着陆时,起落架突发故障,使原本信心满满的我们立刻担心起来。但来不及犹豫,大家迅速开始抢修,争分夺秒地分析处理故障。4分钟后,修好的模型再次装载好准备出发,现场掌声一片。队员们齐心协力,顺利完成3个起落,总共载运120颗球。下场后,大家顾不上沮丧,又迅速投入到紧张的抢修工作中,希望第二轮能飞出好成绩。很快,第一轮比赛结束,Strathclvde队完成了220颗球的载运,暂居第一,还有两支队伍也领先我队。显然,形势并不乐观,后面的比赛再容不得一丝闪失。尽管当时大家的心里都十分紧张,但必须顶住压力准备第二轮飞行。
由于第一轮中因机身变形导致卡球,因此我们向裁判争取了一个试验装球的机会,确认没有问题后才开始计时比赛。大家都打起十二分精神,丝毫不敢分心。因为在国内进行过大量的训练,所以5名队员分工明确、配合娴熟。起飞!第一圈,50球;第二圈,50球;第三圈,50球;第四圈,50球。只要再飞一个起落,我们就能获得第一,大家的内心不由得再次紧张起来。第五圈,40球;第六圈,40球!我们做到了,我们成功了!此时此刻,所有人的心情都无比激动。不过比赛没有结束,大家还在继续努力。第七圈,操纵手推尽油门,希望用消耗殆尽的电池再拼出最后这个起落。不过,随着裁判宣布:“时间到”,比赛结束。我队以总分280分的成绩获得冠军,并打破了赛事记录。大家欢呼成一片、拥抱成一团,全场的观众则用最热烈的掌声向我们表示祝贺。
总结与展望
在李教练和王老师的耐心指导下,团队历时8个多月的紧张筹备,在设计、制造、试飞等方面均取得了突破性进展,得到大赛裁判及其他参赛队伍的一致称赞。比赛结束后,BMFA的比赛执行官 Manny Williamson对我们说:“Your teams perfo rmance was Very impressive and it was good to see a trophy going t0 China again”(你们队伍的表现令人印象深刻,很高兴你们又把一个奖杯捧回了中国)。
经过这次英国国际大学生飞行器设计大赛的洗礼,全队的意志更加坚定了。而这次胜利并非终点,而是一个新的起点。