李京阳：成为一颗改变世界的螺丝钉

2022-11-08华南

中国周刊 2022年6期

华南

500公斤级交叉双旋翼复合推力尾桨无人直升机发动时巨大的轰鸣声，在空旷的北京六环外中关村科技园延庆园里，即便是工作日、相隔几公里，依然格外震撼。与巨大轰鸣声成正比的，是无人直升机的强抗风、大运力、高速度。

这是李京阳多年来致力于追求的梦想。“更高、更快、更强”，无人直升机未来发展方向，与奥林匹克精神一脉相承、不约而同。

2014年筹划创业，2015年创办北京清航紫荆装备科技有限公司（简称“清航装备”），李京阳带领的团队看似顺风顺水，实则每一段路都是拓荒，伴随无尽艰辛。这个喜欢哈哈大笑，像讲笑话一样分享自己思考和经历的青年，谈论梦想时却很严肃：“既然我们出来干了，就要干改变世界的事，不拘泥于传统。”

——想够到“摆在橱窗里那块蛋糕”的孩子

2014年，即将从清华大学航空航天学院博士毕业的李京阳，开始构建自己的未來。

已经10篇SIC论文在握，又是两次国家奖学金获得者，这个从小热爱航天器的年轻人决定不再把书斋当作归宿，而是在广阔天地中寻求更大梦想，把论文写在祖国的大地上。他用了一年时间找方向，直到看见美国国防部批准开展的未来垂直起降计划（FVL），目标产品为美军下一代直升机、旋翼机。按照最初设想，FVL项目将推出一个联合系列设计，从轻型（CS1）到超重型（CS5）。根据计划，FVL将由多军种联合开展研制，预计完成时间为2030年，最终将可能替换美军现役的H-60“黑鹰”、AH64“阿帕奇”、H-47“支奴干”以及OH-58“基奥瓦勇士”等多个直升机型号。

“这意味着，从当年讲是未来十五年，从现在讲是未来九年，我们现在看到的直升机机型将全部被替代”，李京阳说。那一刻他确定，自己的未来已来。

现代军事要求快机动、全疆域、智能化，在功率、载重、突防性能方面有迫切需求，常规无人直升机飞行高度低，速度慢，载重能量小，性能一直难以突破，这些都成为产品和用户的痛点。“美国现役无人直升机均对华禁售，”李京阳说，“在这个领域，一定要追上去！无人直升机就像摆在橱窗里的一块大蛋糕，看得到，够不到。我们要够到这块蛋糕。”

“2019年，全球无人直升机市场份额已经接近两千亿。2018年、2019年，美国又相继发布很多未来直升机计划，并已开始竞标。”李京阳说。

“关键时刻还得靠自己。我们不能再跟在别人后面走了。我们五个博士创业，一定要提一个全世界没有的概念，造全世界最先进无人直升机。”在传统直升机设计中，主旋翼功能耦合，既提供推力又提供升力。通过广泛查阅国内外文献，经过海量“头脑风暴”，他们决定突破常规，采用功能解耦，也就是将两种运动分离开来处理问题，以交叉旋翼提供升力，并增加新式尾浆，提供推力，“合则两败、分则两利”，在辩证统一中，碰撞出创新的思想。

交叉双旋翼加推力尾桨概念由此问世。传统的旋翼由一颗螺丝锁住，在微观尺度上，有摇摆和挥舞的空间，各个零部件系统之间都会有振动传递，而且铰接的东西越多，系统越复杂，可靠性越脆弱，一个环节出问题，整个都会崩溃。刚性旋翼是固定的、结构部件一体化，减少局部没有效率的晃动，从而保持飞机整体升力方向的一致性，这是第四代高速飞行直升机必须突破的技术；刚性旋翼效率高，生命系数高，生存效率高，另一方面，刚性结构也失去了振动的缓冲作用，旋翼系统设计时需要考虑如何减振。

李京阳介绍：“两个旋翼，从力学上看，从两个方向拉着，既提供升力，又提供横向力，稳定性好、抗风等级高。相当于两个大人拎着一个小孩，稳定性当然更高。交叉旋翼载重高，推力尾桨速度快。复合推进的无人直升机，是未来直升机发展主赛道。”清航装备团队提出并研制的世界首架交叉双旋翼复合推力尾桨无人直升机，具有载重大、操控稳、突防快等优势。载重相比传统构型提高30%，速度相比同级机型提升100公里每小时，打破国外在复合推进高性能直升机领域的垄断。

——没有什么能够阻挡对热爱的向往

延庆八达岭新能源谷一处三层灰色小楼，是清航装备所在地。电子卷帘门打开，充满机油味的厂房里，十几个年轻人穿着蓝灰色工作服在操作台前敲敲打打，专注得好像没什么能打扰到他们。“他们看上去普通，可都是清华大学的博士啊。不过博士在咱们这里确实也‘很普通’”！”李京阳笑着介绍。

厂房里所见皆是各种型号的零件和组装部件，有的很小，成群放在角落的工具架上，闪着别样的银色光；有的很大，摆放在厂房中间，制造精细，被擦得光亮。喷着明蓝色喷漆的世界首款交叉双旋翼复合推力尾桨无人直升机JZ-300，安静地停在地面上，见证着这些年轻人在日复一日的忙碌中，蕴蓄改变世界的能量。

“很多部件不仅是我们设计，也是我们制造的。”李京阳笑称，说起来是造飞机，其实车铣刨磨钳样样精通。

这里是李京阳创业以来第四个研发地。

2015年，清航装备在清华大学起步。“我和四位志同道合的师弟王贤宇、印明威、包长春、海日汗，一共五位学飞行器设计的清华博工科男，准备造飞机。”五个人从一开始就分工明确，动力系统、飞控系统、机械系统、测试系统和总体设计，每人负责一部分。

造飞机，做起来远没有听上去那么霸气和浪漫。

最初，他们把“根据地”选在清华大学航天航空学院老楼的实验室，好像在母校里、在自己专业的教学楼里，心里踏实些。因为测试声音太大，为了避免干扰他人，他们搬到实验室外一处车场做测试。每天从傍晚吃完饭，一直忙到次日凌晨三四点钟，车铣刨磨钳，泥瓦匠电焊样样都要上手。

一天夜里，五个人忙得热火朝天，干脆脱掉上衣，光膀子上阵组装零件，这一幕被印明威抓拍下来，日后广为流传。“这张照片我现在手机里还保存着，有一次参赛，我们把它作为素材放在介绍片里，大家笑称我们是硬核‘秀肌肉’。”李京阳哈哈大笑。

要让直升机两个桨交叉旋转同时实现6个自由度控制，且加开推力尾桨高速飞行，这需要强大的飞控系统来实现。为了给无人机安上这套“最强大脑”，合伙人印明威边读博士边创业。李京阳手机里至今保存着一张照片：灯光昏暗的房间里，一个小伙子裹着大衣，盯着前面大屏幕，腿上打着石膏，搭在一旁的凳子上。

那是2015年冬天，印明威意外骨折，打着石膏来到京郊昌平接受无人机培训。两个月后，他以全国第一个理论与实操均满分的成绩，取得无人直升机机长证。随着无人机驾驶技术的精进，他对无人机飞行有了更多感性认识，对设计控制率的理解也更加深入，在那之后，他带头突破飞控系统的控制律，构建了一套完整动力学模型，测算出两个旋翼之间的干扰率，通过半物理仿真、全物理仿真，设计出一套可靠的控制律，之后再利用系列实验完善参数和模型。第二年9月，做完骨折第二次手术才两天，他就和团队伙伴们一起去学校做试验，女朋友心疼得偷偷抹眼泪。

随着项目推进，无人机需要更加开阔的试验场地，学校停车场已不能满足需求，创业一年后，李京阳第一次带着团队踏上“迁徙”之路。第一站是北京市昌平区一个村里，李京阳还记得，那间薄铁皮天棚的厂房，冬天穿厚羽绒服都把手冻麻，夏天，曾有一只鸟飞进去，结果被热死在厂房里。但他知足：“最起码有个落脚的地方了。”

不久后，因为种种原因，李京阳和团队离开昌平，来到北京顺义继续研发。一次，试验时，目睹无人机气流把厂房摆放物件全部掀起后，他们一致决定，继续“搬家”。

最终，“我们在山西找到一处通航机场，可用于试飞”。2018年元旦，李京阳带着团队在长途跋涉中度过。五个人开车从北京去山西，一天赶路，连饭都不顾上吃，最终在路边小卖部买碗泡面充饥，度过属于创业者的新年。

迎接李京阳和团队的，是山西冬天的干冷漫长。通航机场远在郊区，风毫无遮挡，肆意扫过落雪的大地、干枯的树梢，和这群满怀热情的年轻人。“我们凌晨到太原，一早就起来去做试验了。”

体感温度大概零下三十度，在机场做试验，手都冻得伸不出来。李京阳和团队每天早上七八点到机场，待到下午五点多天黑。“穿好几层大衣、羽绒服，戴着护膝。”当时他们正进行第二轮、第三轮融资，资方代表来了几次，每次从暖烘烘的车上下来，在现场站两三分钟就冻得待不住。他们看到李京阳和团队试验时，一拨人用大衣把设备蒙住，一个人钻进去拧螺丝、调试，“手指头都打不了弯，鼻涕冻在脸上”，觉得这个团队不容易，一定能干成事！

即便在这样的艰苦环境中，李京阳的试飞试验也不能想做就做。因为是通航机场，很多时候与机场任务冲突，都会在喇叭中听到熟悉的喊话“清华请离场”！不能在外场试飞时，他们只能在机场提供的一个车库里做试验。

正是在通航机场，他们的首款飞机完成悬停试验，首飞成功。

李京阳将首款交叉双旋翼复合推力尾桨无人直升机命名为JZ-300，“JZ是‘建设中华’之意”。

随着研发进展，需要大量测试，通航机场也不能满足需求，李京阳带着团队第四次迁移，从山西搬到河北。这一次，家当里多了JZ-300。在河北乡村，他们一待就是一年半，面对着毫无外界干扰的大片农田，科研进展迅速，JZ-300完成了四边航线的飞行、高度飞行、带载荷飞行，研发的两款60公斤级新产品也完成首飞，进入中试阶段，JZ-500完成总体设计。

2019年10月，清航装备迁入北京中关村科技园延庆园，正式入驻北京市延庆区。在八达岭长城的环抱中，开始新的征程。

虽历经太多辗转周折，但李京阳说从未想过放弃。他认为自己从小就不是个标准意义上的好学生，却是愿意为热爱付出一切的孩子。“初中时，成绩都还一塌糊涂。”高中时“如梦方醒”，这个调皮却聪明、爱动脑筋的男孩子开始追赶，最终以高分考入南京航空航天大学，后保送进入清华大学，在航天航空学院博士生導师、国家杰出青年基金获得者宝音贺西教授与中国空间站系统总指挥王翔研究员门下攻读博士学位。

从“智周万物，道济天下”的南航，到“自强不息，厚德载物”的清华，9年光阴打磨，让李京阳兼具南航学生“做一颗螺丝钉”的朴素理念，和清华人“改变世界”的豪迈，“航空报国、实干兴邦，要成为一颗改变世界的螺丝钉”。

——坚信我们可以改变世界

目前，清航装备获评国家高新技术企业、北京市“专精特新”中小企业、北京市入库科技型中小企业、北京市知识产权试点单位、中关村金种子企业、中关村高新技术企业，无人直升机装备入选首批北京市应急科技先進装备。清航装备完成基地建设120亩，获批试飞空域52.7万亩，获批中国民用航空局颁发民用无人驾驶航空器驾驶员培训许可证。北京清航紫荆装备科技有限公司党支部先后被评为延庆区、北京市“先进基层党组织”。李京阳荣获清华大学优秀博士毕业生、优秀博士学位论文一等奖，入选第九批“北京市优秀青年人才”，受聘担任中国青年创业联盟、中国青年创业就业基金会评选的第五批中国青年创业导师，并获教育部、中国教师发展基金会“创新创业英才奖”。2021年7月1日，李京阳受邀参加庆祝中国共产党成立100周年大会，在天安门广场参加百年盛典。

在清航装备办公地，有一面墙挂满专利证书。创业六年来，李京阳带领团队共获得专利软件著作权120余项，其中发明专利50余项。团队已完成60公斤、120公斤、300公斤、500公斤级交叉双旋翼无人直升机研制；完成直升机三大动部件核心技术突破，并构建直升机软硬件测试体系，开展了旋翼空气动力学实验分析、CFD模拟仿真分析并拥有核心技术，提出世界首架交叉双旋翼复合推进无人直升机概念。旗下有高原型交叉双旋翼无人直升机、系留无人直升机、仿生人工智能飞行器等多款产品。

“之前，只有美国的洛克希德·马丁公司有交叉旋翼，现在我们不仅也有，还加了推力尾桨。”李京阳说。

在设计规划中，他们要攻克刚性交叉双旋翼系统、交叉传动系统和高性能电传飞控系统三大技术难关。“这些都是无处参考的技术环节，国外技术细节都保密，国内没有相关先例。”李京阳坦言这里没有高深技术，但蕴含的很多小细节无数次绊住团队。仅刚性旋翼，就是团队很长时间挥之不去的噩梦。

一次，在刚性旋翼试验中，因试验台发生故障，剧烈震动之下，飞机脱离试验台，一支旋翼飞出来打在地上，腾起的桨叶将护栏砸出一个大窟窿，要是没有护栏，李京阳可能遇到生命危险。“我们只能乘着夜色灰溜溜地拖走残骸，在实验室分析归零。”从那以后，每次试验，都要求人员在方舱内通过防弹玻璃观察试飞，谁也不许进到试飞场地。

回看清航装备六年创业历程，团队只用六个月时间就完成飞机设计、制造，却用了三年半时间破解震动难题，让飞机真正飞起来。

团队一次次迭代技术，一步步摸索，无数次试错。2019年4月，飞机面临再次试飞。此前失败太多，一贯乐观的李京阳也似乎有些难以承受，躲在角落，紧张到手心冒汗。

这一次，直升机咆哮着飞起。世界首架交叉双旋翼复合推力尾桨无人直升机试飞成功。

“激动！就是激动！”平时说话滔滔不绝的李京阳，谈起那一刻，竟有些失语。

创业路上很多欣喜，他们曾在第一次发动机点火成功时，高兴得集体呐喊；曾在第一次双桨起舞、交叉旋转时，激动得半夜向导师报告喜讯……而所有的喜悦都不及飞机升空的激动。那天晚上，李京阳和团队小伙伴喝了100多瓶啤酒，一扫失败的阴霾。

2019年，李京阳率领清航装备“交叉双旋翼复合推力尾桨无人直升机”创业团队，代表清华大学参加第五届中国国际“互联网+”创新创业大赛。10月14日，总决赛冠军争夺赛现场，李京阳作为创业团队代表进行答辩。360董事长周鸿祎首先提问：“你觉得你们无人机最大的弱点是什么？”