学院空天飞行社团参加全国大学生飞行器设计创新大赛总结

在科技与创意交织的蔚蓝天空下，一场旨在激发青年学子航空梦想、推动飞行器技术创新的盛事——全国大学生飞行器设计创新大赛于9月26日至10月4日在河北省定州市盛大启幕。来自全国各地的高等学府，怀揣着对飞行的无限憧憬与探索未知的勇气，汇聚一堂，共同演绎了一场智慧与激情的空中盛宴。本次大赛不仅是对大学生专业知识与实践能力的一次全面检验，更是对未来航空领域创新人才的一次深度挖掘。在紧张而激烈的角逐中，每一份参赛作品都凝聚着团队成员的心血与汗水。在大赛中，我们是年轻选手，相较于传统院校差距较大，仅获得3等奖1项。虽然比赛结果不尽如人意，但也收获满满。接下来，让我们一同走进这场航空科技的盛宴，深入了解我校团队在设计创新、技术突破以及团队协作等方面，展现出的风采与体现出的不足。

一．固定翼无人机侦察与打击

该飞机用于CUADC固定翼无人机侦察与打击项目，要求实现全自动起降、侦察和打击。为了实现以上功能，飞机的机载设备如下：CUAV Pixhawk V6X飞控、Neo3pro GPS设备、空速管、距离传感器、数传、接收机、图传天空端和OpenMV H7 plus摄像头模块。飞控刷写经由二次开发过的PX4-Autopilot固件，采用QGC地面站进行任务设置和飞机控制。

二．限时载运

团队根据比赛要求，在总体设计上综合考虑动力、飞行速度、承载效率等因素，设计了一款常规布局的飞行器。该飞行器翼展2.7米，机翼面积0.8平方米，设计起飞重量5千克，巡航速度17米/秒。设计中采用了梯形机翼和上翘翼尖，以减小诱导阻力，提高航速。在气动设计上，团队选择了MH 114翼型作为主翼翼型，NACA0009作为平尾垂尾翼型，以确保高升力和较高的升阻比。通过Xflr5软件进行全机仿真分析，优化了起飞重量和气动效率。在动力方案设计上，动力系统选择了AT2820 KV1050电机搭配40：19减速组，以及20英寸12螺距的碳纤维桨叶，以提高动力效率和航时。该配置在eCalc软件中的计算结果显示，静拉力和巡航速度拉力均满足设计需求。在结构和材料设计上，机身和机翼主要承力结构使用了碳纤维材料，以提高结构承载效率。主翼采用双梁D型翼盒设计，增强了抗扭能力和减震能力。垂尾和平尾的设计也考虑了结构强度和飞行操控性。在实际飞行方案设计上，飞行操作要求包括起飞、巡航和降落阶段的襟翼使用策略，以及装卸流程设计。团队设计了快速装卸工具和磁吸式货舱盖，以提高装卸效率。通过本次比赛，团队深刻认识到设计与操作的全方位准备的重要性。未来在设计过程中，应更加注重细节和可靠性，避免仅限于理论层面的推演。此外，飞手的实际飞行训练必不可少，以确保在比赛中临场发挥自如。最重要的是，团队成员应当全程投入备赛工作，保持高度的责任感和协作精神。唯有如此，团队才能在未来的比赛中取得更优异的成绩。

三．微型固定翼短距起降

微型固定翼无人小组根据往年参赛经验，考虑方案稳妥性，选择继续沿用去年技术难度较低，气动方案更为成熟的常规布局。同时对于去年的布局和飞行器结构的缺点进行了一系列优化和升级。为确保飞机能在2.4m的桌子上成功起飞，所设计的飞机推重比要大于1。因此设计飞机装在后总重在 3kg左右，飞机空重1.5kg，载荷1.5kg。在比赛中经测试，飞机性能基本满足设计要求，但小组发现飞机飞行时横向稳定性不足，需进一步增大垂尾面积；前起落架结构强度需加强；空机重量较大需进一步减重；机长较大，大迎角起飞时平垂尾容易触地，需进行相应减短；升降舵舵效略有不足，需增大舵面。

四．航天火箭发射与返回

航天火箭比赛中，参赛队伍需设计并制作一枚总质量不超过500克的小型固体燃料火箭，实现精准发射与分离，同时确保箭体与任务载荷的安全回收。比赛中，各队需利用A、B或C级成品固体发动机作为动力源，驱动火箭竖直起飞，并在指定高度完成箭体与任务载荷的精确分离。任务载荷包括组委会提供的电子高度计及一架自制可控无动力固定翼飞行器，两者均需安装于箭体内。分离后，箭体需通过伞降方式安全返回地面，而飞行器则需依靠遥控滑翔至预定区域着陆，展现高超的飞行控制技能。整个过程中，火箭的起飞锥角、分离精度以及着陆位置的准确性将成为评判的关键指标。小组的火箭采用控制发动机转向的可控方案，由飞控实时采集火箭姿态，经过pid计算后输出指令给舵机进行控制，可以控制火箭偏航、横滚、俯仰、高度，飞控的硬软件均为自研。箭体由3D打印件，木层板，碳杆，蒙皮组成，空重不到100g。箭体内以碳杆为导轨设计了一套弹射器将载荷滑翔机弹射出去，确保分离的可靠性。

本次比赛中团队成员们探索未知，勇于开拓的态度值得肯定。尽管如此，本次比赛所呈现出的不足和短板也是不容忽视的。将上述四个项目的情况进行综合评判，我校团队所暴露出的最大问题就是缺乏比赛经验和处理突发事故的应变能力，并且对参赛作品整体细节的把控不够严格，譬如限时载运项目中设计不满足需求，航天火箭项目中安装存在问题。通过本次比赛所暴露出的问题，我校团队必将吸取其中的教训，在项目前期谨慎评估，在设计研发作品时充分考虑以往的缺陷，精益求精，在比赛准备时充分考虑突发事故并做到有备无患。在未来的工作中，我们将更加努力地学习飞行器设计相关的理论，合理地规划备赛时间，避免出现时间不足的情况，同时更加注重培养飞手的操纵能力。本次比赛的遗憾不是终点，而是为我们增长经验，指明方向的探路石，相信在以后的比赛中，我校团队能够取得更加卓越的成就，为航空领域的发展添砖加瓦，为大工精神的弘扬贡献力量。