兩破無人機續航世界紀錄 這個團隊有何秘訣

日前，北京航空航天大學“馮如三號”研發團隊二期成員研發的“馮如三號-100型”無人機持續飛行80小時46分35秒，刷新了由該團隊2019年創造的同重量級世界紀錄，併成功超過了由美國極光飛行科學公司研發的“獵户座”（Orion）油動固定翼無人機（重量2500—10000kg級）2014年創造的80小時2分52秒的世界紀錄，躍居國際航空聯合會認證的全世界油動固定翼無人機（重量等級無差別）續航時間的榜首。成立四年，兩破世界紀錄，這支團隊有什麼樣的追求，底氣又在哪裏？

高目標：以世界紀錄牽引育人

2018年，北航“馮如三號”團隊成立。馮如被譽為“中國航空之父”，於上世紀初中國積貧積弱之時投身飛機制造，設計、研製、生產並親自試飛了“馮如一號”“馮如二號”，揭開中國航空史第一頁。成立之初，團隊便設定了一個遠大目標：以無人機原理樣機研發為載體，挑戰世界紀錄為牽引，打造一個創新實踐課程平台，培養航空航天領域拔尖型創新人才。

指導老師王耀坤自2011年開始指導北航航模隊，並且多次獲得國內外頂級賽事冠軍。但他逐漸意識到傳統航空實踐培養的內容與前沿科技發展存在一定的差距，同時，競賽規則也限制了創新裕度和挑戰度，對於拔尖型創新人才的培養模式仍有提升空間。在北航人才培養改革推動和教務處、團委等相關部門支持下，以課程為載體，兼具挑戰性和項目制的人才培養思路逐漸清晰。“設計目標和評價形式最好有客觀評價，那就是挑戰世界紀錄；目標實現後，技術還要有延伸的空間，便於學生在碩士、博士期間的深入研究，貫通本碩博。”王耀坤説。以這樣的思路為指引，“馮如三號”團隊開設了“未來無人機系統的理論與實踐”課程，自編了《無人機系統概論》作為教材，形成包括校內外教師團隊和優質校內外實踐基地在內的完整系統的拔尖人才培養體系。

王耀坤告訴記者，“馮如三號”團隊的每個成員都是精心挑選而來，通過三輪招新選拔，初步確定人選進入理論學習階段，每週開展無人機系統理論知識教學，理論學習階段結束後，還會有一次針對實踐環節的二次選拔。

在理論學習階段中，除無人機系統教學外，課程還設置了GRP（Group Research Design）小組競爭性項目作為該階段的最終考核，對學生的創新能力、團隊協作能力、科研敏鋭度、信息蒐集能力等多個方面進行綜合考查，GRP考查結果也作為進入實踐階段選拔的重要參考依據。

真探索：在挫折中發現最優解

“馮如三號”團隊教學理念的主體是要挑戰世界長航時極限的創新型無人機原理樣機研發。一般來説，飛機越大，結構、氣動效率越高，航時越長。無差別重量級世界紀錄意味着“馮如三號”這種小重量飛機要比大飛機飛行時間更長，涉及機體結構設計、飛行控制系統研發、動力系統設計等問題。

“所有技術都圍繞超長航時的目標進行研發，包括整個飛機用的什麼設計思想，要如何去迭代，各個子系統之間怎麼去權衡取捨等。”團隊成員馮嘉瑞介紹，2019年首次打破紀錄的“馮如三號-70型”是帶起落架的，為了實現更長航時，追求更高的飛行效率，新的型號飛機需要新的起降方式，2020年開始，他在老師指導下進行車載起飛系統的研究設計。2020年暑假快結束的時候，項目團隊開展了飛機車載起飛試驗，結果非常成功。

2020年底，剛從考研考場走出的團隊成員付寧就接到了負責團隊管理工作的張益銓的電話，動力系統研發時間緊任務重，兩人第二天便與老師飛到了海南進行動力實驗。那年整個寒假，團隊40多人都是在飛行基地過的。“選在海南試飛是希望温暖的空氣有益於發動機性能的發揮，但沒有預料到高濕的空氣提高了飛行風險，帶去的備用機摔了好幾架，儘管沒有達到完美的預期，卻為我們之後動力、結構的改型提供了方向。”付寧説。

有一次，飛機上午起飛，飛了兩三個小時沒有任何問題，大家懸着的心剛剛放下。中午一點多鐘，大家在機庫裏準備午休。“突然聽到發動機聲音不大對，有同學在外面喊了起來，出去一看飛機迎角過大，掉個圈直接摔下來了。”團隊成員章修惠立刻扛上相機去拍事故第一現場。“我們把全機殘骸一塊塊拼了出來。在老師的指導下，分析哪地方出了問題，儘快做出改進。”

“挑戰極限必然伴隨着探索未知，摔飛機是難以避免的，這也讓他們體會到做科研、搞航空不可能是一帆風順的。最後破紀錄也是因為能犯的問題我們前期都犯過了，並且已經徹底解決了。”王耀坤説。

看長遠：崗位輪動複合育人

在“馮如三號”團隊裏，每個人的角色並不是固定的。飛控系統組的李沛杉2020年就加入了團隊，一開始做宣傳工作，也在動力組負責過發動機實驗數據的採集。在2021年的兩次飛行試驗中擔任動力組組長的林招如在2018年加入團隊時的角色是油路組成員，負責油料管理、加油、抽油的工作。

“2020年暑假，我從發動機、發電機作為切入點開始接觸設計工作，完成了無人機一代升級設計和減速器最後一階段的設計。”林招如介紹，他還參與了新教材的編寫，之後還會進行新型號無人機的整體設計工作。

北航北京學院本科生褚淇泓負責複合材料結構製造和線路焊接。“我們進到工廠裏向師傅學複合材料加工相關技術，然後我發現自己很擅長，就留在了機體制造的小組。機體不弄好，其他都沒法幹，很磨性子，活重人累，需要有耐心。線路焊接的活，為了減輕重量，焊很細的線，需要非常仔細地操作一些工具，必須得嚴謹，一根線錯了就可能直接導致飛機墜落。我那時候還簽了保證書，心理壓力不小。”

王耀坤錶示，每個成員都要通過不斷輪崗鍛鍊多方面能力，這是全方位培育拔尖型創新人才的重要思路。“我希望我們培養的同學什麼類型的都有，同時是‘身兼多職’，有的是創新研發為主，有的是組織管理為主，還有做宣傳的，根據每個人的特長去進行縱向強化培養，同時為每個人分配一些其他方向的職責，實現橫向能力的拓展開發，用長遠發展的眼光去倒推、牽引他們各方面能力的發展。”

“‘馮如三號’團隊是北航科創實踐育人的典型示範。”北航團委書記莊巖説，“‘馮如三號’是以學科前沿和重大需求為牽引，以團隊協同和學科交叉為基礎，以理論浸潤與實踐歷練為載體，以課程建設和教材成果為依託，在整個過程中，同學們堅定了方向、開闊了眼界、學習了知識、磨鍊了意志、提升了才幹，是貫徹北航‘厚植情懷、強化基礎、突出實踐、科教融通’人才培養方針的系統實踐。”

（本報記者 劉博超）