三度夺冠――且听西风颂

时间:2022-09-28 11:13:52

当地时间6月8日,2014年英国国际大学生飞行器设计大赛落下帷幕,代表中国出征的河北科技大学航模队与北航航模队联队包揽了赛事电动组和油动组冠军。在油动项目比赛中,北航航模队获得了设计图纸、设计报告、现场答辩、空载飞行、2kg载重飞行和4kg载重飞行6个分项的第一名,以总分上的绝对优势独占鳌头。

这次赴英国参加国际大学生飞行器设计大赛,是继赴美国参加SAE2012国际航空设计大赛、赴葡萄牙参加ACC2013欧洲大学生模型载重挑战赛之后,北航航模队第三次走出国门参加国际级航模赛事。虽然有之前参加各类比赛的经验可借鉴,但全新的比赛规则、短暂的准备时间、未知的竞争对手,仍给队员们带来不小压力。冠军的荣耀背后,是航模队队员无数个彻夜的忙碌。备战、出征、对决,在盛行西风的英格兰,我们再次创造了传奇。

备战

英国国际大学生飞行器设计大赛由英国航模协会(BMFA)主办,至今已有21年的历史。比赛分油动组和电动组,2014年共有46支队伍参赛,以英国高校队为主,也不乏来自德国哥廷根大学等其他国家航空名校的队伍。

2014年3月份,我们才收到赛事组委会的邀请,此时距开赛已不足3个月,而国外其他队从2013年10月就开始准备了。显然从准备时间来看,我队处于劣势,这无形中加重了每个队员的负担。

经过综合考察与严格选拔,最终确定了由航空学院的孙义成、张文强、宁阳、张良、滕强、李贝娜与机械学院的韩旭,共7名队员组成的参赛阵容,教练由王川担任。王川曾带领北航航模队在美国SAE和欧洲ACC比赛中取得优异成绩,积累了不少国际比赛经验。

团队成立当晚,全员召开了长达5小时的规则讨论会。我们先对21页的英文比赛规则进行了翻译和解读,然后每个人又对其中的细节发表了不同见解,最后挑选出有争议的地方,并分工在接下来的时间尽快与组委会沟通、确认。

这次比赛的总分由图纸得分、报告得分、答辩得分及三组飞行得分组成。其中图纸、报告满分为50分;答辩、空载飞行满分为30分;其余两项载重飞行分数则取决于载重量与空机重量的比值,越大得分越高。于是,模型飞机总体设计的两大任务被确定:一是提高载重量,二是减小模型空重。经过十余次外场试飞与改进,我们最终将空机重量锁定在943g,而在往届英赛中最轻的模型飞机重约1 100g。

出征

北京时间6月2日清晨,带着模型、带着梦想,我们踏上了前往英国的旅途,同行的还有北航校团委副书记张所鹏和航空学院分党委副书记钟国。抵达伦敦后,一行人又与在英求学的王耀坤会合,他在之后的比赛进程中无偿为我们提供了很多帮助。

当地时间6月3日下午,我队顺利抵达比赛所在城市――英格兰东北部的约克郡。约克是一座历史悠久的美丽小城,静静流淌的乌兹河水、纵横交错的大街小巷,中世纪风格的古老建筑、弥漫着奶酪香味的空气,让初来乍到的我们流连其中。当然,我们并没忘记这次出行的目的,在驻地稍事休息后,第一时间部署了未来几天的工作任务。

6月4日,我们前往当地的航模店,买到了无法空运的比赛所需物资。因为模型都是拆卸后装箱托运的,考虑到航班上颠簸不断,它们难免受到损伤,所以当天我们齐心合力,先对所有零部件做了细致检查和修补,然后完成了3架模型飞机的全部组装、调试。按照航模店老板提供的信息,由于驻地位于市中心,而40级航模发动机的噪音又太大,因此必须去郊外的公共领地完成试车与试飞。于是我们当晚细心查找地图,确定了几处适合试飞的场地。

6月5日中午,一切准备就绪,我们驱车前往内维斯迈尔地区历史悠久的约克郡赛马场。经管理员同意,全队人员将组装好的模型搬入场地,并经过调试使发动机达到最佳工作状态。在教练王川的操纵下,参赛机第一次翱翔在大西洋的海风中。

6月6日是开赛前的最后一天。飞行组加班加点对模型进行最后的检查工作,答辩组的三名同学则进行了不下二十次演练。比赛究竟会如何进行,对手的参赛机具有哪些优异性能,首次参加英国比赛的我们是否会遇到意料之外的困难?一切疑问,都将在接下来的两天得到答案。

决战

英国当地时间6月7号清晨,比赛在埃尔文顿机场拉开帷幕。第一个比赛日要进行现场答辩、空载飞行和2kg载重飞行三项的角逐,项目多、任务重。

我们第一个到达赛场,随即对周边情况进行了勘察。飞行场地被设置在机场跑道上,视野广阔、地面条件较好,初步判定有利于我队模型飞机滑跑性能的发挥。可惜天公不作美,不久赛场开始起风,接着淅淅沥沥下起了雨。

简短的开幕式后,现场答辩正式开始。卫冕冠军德国队这次有两个比赛组,采用了不同的设计方案。其中一架是双尾撑、倒“V”尾的常规布局设计。与我队参赛机相比,这架模型飞机的机翼面积更小,且在机翼中段设置了襟翼,整体设计很具美感;从制作工艺上看,德国队对细节的把握丝毫不输我们,尤其是模型前缘“D”形碳盒上的工艺精细度,远远超越了我队。从答辩资料中得知,这架模型是去年比赛冠军机的改进版,最有希望在本届比赛夺冠。

德国队的另一设计采用了飞翼方案。这架蓝白色调的飞翼模型刚一亮相,就受到各个参赛队的广泛关注。因为规则要求模型既能空载飞行,又能在不同载重量下飞行,所以其重心布置得非常准确。而飞翼布局的模型飞机,必须保证发动机尽可能靠近重心位置,这样一来,螺旋桨的安置方式成为设计的难点。为了解决这一问题,德国队选择了发动机中置,再通过联轴器后置螺旋桨的独特设计。此外,载运水舱与机翼一体化的设计,则是这架模型飞翼的另一亮点。

利物浦大学代表队带来的是一架“鸭”式布局的模型飞机。这种模型主要通过鸭翼产生的升力进行俯仰操纵,相比靠平尾产生负升力的操纵方式,载重效率更高,理论上会比常规布局有更好的表现。但在2013年ACC欧洲大学生载重挑战赛的备战阶段,我队曾尝试过“鸭”式布局,最后以失败告终。因此,非常期待这次利物浦大学参赛机的现场发挥。

午饭过后,比赛进入飞行阶段。每队有三次飞行机会,起飞时间由各参赛队自行决定。这一相对灵活的规则,要求我们对天气变化情况有一个比较明晰的把握,第一时间找到窗口期并在风速尽可能小的环境下飞行。且根据规则,所有队伍的模型需按空载、2kg、4kg的顺序依次飞行,即申请重载飞行的前提是已完成空载和轻载飞行。因此要想争得冠军,每次上场都得完成飞行任务。

首先进行空载飞行。相比而言,重载飞行考验的是模型飞机的强度,空载飞行则侧重检验操纵手的操控技术。由于参赛机重量轻,配置的动力和升力冗余较大,因此操纵起来尤其灵敏,操纵面的一点微小变动都可能造成姿态急剧变化。加之当时飞行场风雨交加,各队模型飞机的每次空载飞行都面临巨大考验。我队第一个上场,凭借稳定发挥顺利在大风天气下完成飞行,为比赛打响了第一枪。

英国属温带海洋性气候,微观气候波动明显。当天下午4点,风雨突然停止。不少队伍抓住这一时机,完成了空载飞行,而我们则决定利用这一时机,抓紧完成第二轮的2kg载重飞行。2kg载重飞行是三轮比赛中最简单的一轮,因为在这种状态下模型飞机的操纵性较好,且不会对结构强度提出过高要求。最终在微风环境中,我队参赛机“Dragonfly”以轻盈的姿态完成了飞行航线。平稳着陆后,第一时间带着水舱来到称重区。“2.1 kilos,effective”,伴随着裁判员的宣告,场下响起了雷鸣般的掌声。至此,第一天比赛圆满结束。

虽然前两轮飞行比较顺利,但重头戏在第二天――4kg载重飞行。从以往的比赛成绩来看,4kg载重飞行分数几乎占总分的一半。所以首日比赛结束后,我们不敢有一丝疏忽,回到驻地就投身到模型的检修中。重载飞行对模型飞机各部分的结构强度有极高要求,任何一丝差错都可能酿成大祸。为了排查隐患,我们从机头开始,以1cm为单位对模型进行了细致检查和修理。7名队员围在一起奋战了最后一个通宵。

6月8日是最后的比赛日,天气开始转晴,不过风速依然不小。早早到达赛场的我们看到了公告栏的得分情况:报告、图纸、答辩、空载飞行、2kg载重飞行共5项得分,我队均获得了全场最高分!心中一块石头刚落地,最大的挑战又近在咫尺。

在完成对参赛机的最后一次检查后,模型被装上4kg重的水舱。伴随着发动机的轰鸣声,在所有人的期待与注目下,“Dragonfly”平稳起飞,先在湛蓝的天空中勾出一条漂亮的航迹线,随后进入降落航线,最终平稳着陆,完美地完成了飞行任务。随后陆续有其他队伍完成重载飞行,但因模型空重的明显优势,冠军属于我们!

交流

赛后我们与来自其他国家的多支参赛队进行了交流,并赠送了有北航特色的礼物。大家愉快地合影留念。

不得不说,德国队善于学习的态度很值得我们借鉴。尽管未能成功卫冕,赛后他们还是主动走上前来,仔细观察着我队参赛机的每一个细节,并对不懂的地方进行提问。德国队能够根据不同构件的承力特性合理使用复合材料,且加工方式多样、形状复杂、工艺细腻。得知我们第一次尝试使用复合材料,他们提供了很多宝贵意见,为我们今后在复材领域的深入探究提供了重要思路。

通过交流,我们深切感受到,材料已成为我队甚至国内大多数队伍的“短板”。尽管在结构和性能设计上,我们展现了过人之处,但在材料选择上,仍未走出传统木质结构的圈子。如果未来能在复合材料领域有所建树,相信模型性能会有质的提升。

颁奖典礼在下午四点钟举行,我队以630.57的总分获得了冠军,也刷新了这项比赛的历史纪录!沉甸甸的奖杯是对3个月齐心协力、并肩作战的最好肯定,但并非我们收获的全部。闭门造车不是一种智慧的成长方式,走出去才能遇到更强大的对手和挑战,找到自己真正的薄弱环节。这次比赛,我们圆满完成了最重要的一项任务――交流,这是赛场之外更有价值的财富。未来还有更长更宽的路要走,相信未来的我们一定能凭借智慧与双手,打造出更多传奇。

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