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清华产学研项目新型植保无人直升机,助力我国农业现代化
王强 2016-12-29
导语

中国作为农业大国,为满足集约化的大规模农业生产的需求,开发满足大田作业需求的大载药量、自主航迹飞行、精确喷洒的无人机系统迫在眉睫。

在今年11月的珠海国际航空展上,清华大学航天航空学院无人机系统团队产学研项目的两架无人直升机——珠海隆华XV-2农业植保型无人直升机和XV-3警用型无人直升机正式亮相。

中国作为农业大国,为满足集约化的大规模农业生产的需求,开发满足大田作业需求的大载药量、自主航迹飞行、精确喷洒的无人机系统迫在眉睫。“世界上最著名的植保无人机是日本的雅马哈无人直升机RMAX,但我们XV-2的最大起飞重量和载药量比它还要大一倍,”参与研发的博士生姜辰难掩自豪地说。

XV-2植保无人机的发动机、旋翼、飞控与导航等关键系统全部由清华大学航院无人机系统团队正向开发,亮点之一就是其新型高功重比集成动力系统。而在研发之初,为了解决发动机——这个国内飞行器研发的老大难“心脏病”问题,团队带头人、航天航空学院首席研究员王浩文可谓煞费苦心。2009年,刚调入清华工作不久的王浩文从同事和朋友那里了解到,摩托车发动机最接近轻小型无人飞行器使用的活塞式发动机。2012年,经过对国内几乎所有摩托车发动机型号的调研和分析后,他提出了一项“直升机动力系统及使用此系统的直升机”发明专利,随后又几经周折买到国内摩托车及发动机领先企业隆鑫通用动力股份有限公司的4台发动机用于改型研究。

研发一个无人直升机新型号,需要设立指挥系统、总师系统和质量管理系统,曾经担任某型直升机常务副总师的王浩文深知型号研发的复杂性和风险。2010年无人直升机项目正式启动,为了加快研制进度,王浩文一人身兼数职,克服重重困难,带领清一色的“学生军”,没日没夜地干了起来。在确定好关键的技术方案后,分别由姜辰负责飞控系统研发,张玉文负责结构设计……“清华的最大优势就是人才,”王浩文反复说到,“很幸运,我的学生都很优秀。”

令他印象深刻的是,去年XV-2首飞不久后的一次内部试飞演示中,在无人机只有内环增稳模式的情况下,缺乏试飞经验的飞控手越飞越快,就在快要结束的时候,200多公斤的飞行器在空中连翻几个跟头,重重地摔在了地上。就在王浩文反复思索事故原因时,现场的王韵杰和姜辰两位学生已经通过视频逐帧回放,估算出无人机瞬时角速率值,并结合其他飞行参数判断试飞中的无人机已超出设计的飞行包线。事后,他们笑称,这是“摔得最精彩的一次、也是最值得的一次”,既快速验证了飞行器的飞行性能,也催生了机载数据记录与故障诊断系统。

目前,XV-2已进入耐久性考核阶段,预计将于明年小批量投产。现在,几乎每天下午都会有新的试飞数据由千里之外的试飞站传送到清华研发团队手中,大家随即对当天的飞行参数、振动数据进行分析和评估,对故障及时诊断、归零。

耐心和专注是王浩文经常告诫团队的两个词,“任何想跨越、弯道超车的人,最后都要吃亏。”除此之外,他喜欢的一个词是“实证”,科研中他和学生保持着平等关系,“我最排斥‘权威’,谁能通过试验证明自己是对的,谁就接近真理。”

“士之读书治学,盖将以脱心志于俗谛之桎梏,真理因得以发扬。”这段摘自王国维碑碑铭中的话,是王浩文最喜欢的一段话。他说,研发中每天都会遇到新的问题,他和学生们要做的,就是“摆脱俗谛的束缚,不断地去接近真理”。

2016年10月17日国务院发布的《全国农业现代化规划2016-2020》中明确指出,到2020年国家将力争完成10亿亩集中连片、稳产高产的高标准农田。坚守18亿亩耕地红线的同时,积极推动农业现代化的发展是当务之急。希望XV-2植保无人直升机的出现,能改变现有的大田植保作业模式,推动我国农业现代化的进程。

(本文来源:清华大学新闻网;)

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文章评论(1)
金陵[北京大学]

任何想跨越、弯道超车的人,最后都要吃亏。

531天前 | 回复
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作者 王强

硕士研究生

西北工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科
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