作者:王之康 史越 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2018/1/19 17:46:19
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为了共和国的海天长鹰
记两获国家科技进步一等奖的北航无人机团队

 

在自然界,鹰以敏锐的视力而闻名。纵使在几千米甚至上万米的高空翱翔,地面上的风吹草动也仍然逃不过它的眼睛。

在现代国防和军事作战中也有一种“鹰”,它飞得高、看得远,能在万里之遥不分昼夜、源源不断地传回信息,常有“不战而屈人之兵”的威力。这就是无人侦察机。

在日前的2017年度国家科学技术奖励大会上,来自北京航空航天大学的“长鹰高原型远程无人侦察机系统”摘得了国家科技进步一等奖。而这也是该校“长鹰”系列无人机自2009年之后再度获得这一奖项。

“长鹰”的诞生,使我国成为继美国、以色列之后第三个自主研制出远程长航时无人机的国家,将我国无人机设计、制造、试验水平提升至国际一流行列。“而它背后,是团队100多人长达18年的不懈付出。”“长鹰”系列无人机总设计师、北航无人系统研究院教授向锦武说。

攻坚:一群“最可爱的人”

长航时无人机享有“大气层内的人造卫星”的美誉,为了更好地保家卫国,我国无人机必须实现从中近程到远程、长航时的跨越。这一历史重任,交到了北航无人机团队的手中。

2000年,北航正式承担“长鹰”型号研制任务,而重担最终落在了向锦武的肩上。面对国家重大需求,他毅然中断正常的科研与教学任务,走向型号研制的前线。

“一开始只有30多个人,还分散在多个地方办公。”向锦武回忆道,随后在学校的综合调配下,逐渐形成了一支相关院系骨干教师为主力、本科毕业生为后备军、全国各地优秀人才齐聚的队伍,“而且很快,专门的科研楼也落成了。”

当时,无预研、无样机、无参考资料是“长鹰”研制面临的最大难题。“大家没有型号研制经验,别说‘做’飞机了,连‘坐’飞机的次数都屈指可数。”总质量师郭宏说,“最初设计的无人机外形与如今的形态有着天壤之别,早就记不清画过多少图纸、演算过多少数据了。”

后来终于设计出了样机。2002年,团队驻扎到河北省邢台市沙河市的一个废旧营房,在附近某留守机场试飞。

“条件非常艰苦,当地的水碱性很强,喝了闹肚子。”如今已是无人系统研究院院长的王养柱感慨道,废弃了快20年的营房冬天没有暖气,戴帽子睡觉也会冻得打哆嗦。“但是大家依然每天工作11个小时,周末无休,一些骨干一年里有300天奔波于外场,回北京反而成了出差。”

2004年12月12日,团队的辛苦付出终于换来了回报——“长鹰”系列首架无人机在这一天成功首飞。

之后,2007年,型号定型交付;2009年,获得国家科技进步一等奖。但队员们的脚步并没有停下。这一次,他们把目光投向了高原。

攀登:向着高原更高处

我国幅员辽阔,地形复杂,为了捍卫领土完整和安全,无人机的飞行足迹需要遍布祖国各个角落,但高原独特的气压条件却让普通无人机“望而却步”。自从确定要研制“长鹰”高原型后,提升高原高空性能、实现全疆域到达就成为团队首要攻克的难关。

2013年,团队外场变成了位于川西的某高原机场。身处4260米的海拔高度,严重的高原反应随之而来;水烧不开、饭煮不熟,晚上也睡不着;国道318路况凶险,可大家每天要驱车几十公里往返于驻地和机场之间;低温、低压、缺氧,飞机动力下降,发动机启动困难,队员们不分白天黑夜地反复试验。就这样拼了两个月,他们终于研发出了全新动力控制模式的发动机。

“能即时发动,承载能力也没变,跟低海拔一样。”副总设计师马铁林自豪地说,“长鹰”高原型的另一项技术首创在于有源/无源全天候信息获取,通过搭配光电与雷达,解决了夜间或雨雪天气无法成像的问题。

“高速率远距离实时测控信息传输是‘长鹰’高原型的第三大技术突破,能够快速实时传输图像,且画面清晰度高。”向锦武说,“长鹰”高原型解决了“飞、看、传”三方面的技术难题,因此也受到了国家科技进步奖的再次青睐。

传承:三代人的“长鹰志”

围绕国家重大战略需求,北航无人机创造了中国无人机历史上若干个“第一”,也因此成就了一段佳话——三代人的“长鹰志”。

上世纪50年代,中国第一个无人驾驶飞行系统“北京五号”诞生于北航,实现了中国无人驾驶飞机历史上“零的突破”。面对“一无资料、二无经验、三无设备”的艰难情形,北航师生们硬是在学校的车间中造出了无人驾驶飞机控制系统需要的上万个零件。1958年7月到1959年2月,“北京五号”顺利完成三个阶段的试飞。

上世纪70年代,我国最早研制成功的高空无人驾驶照相侦察机“无侦—五”诞生于北航,它是我国最早装备部队、迄今为止唯一出境参战的无人机。如今,“无侦—五”仍在服役,北航也由此成为中国唯一一所研制无人机投入实战的高校。

进入21世纪,接力棒交到了北航无人机团队手中,他们研制出我国军队目前航时最长、航程最远、战技综合指标最优的无人机。经过十多年的艰苦努力,向锦武和团队在国内首次突破了大型长航时无人机系统系列关键技术,建立了我国完全自主的长航时无人机系统技术体系。

现在,北航无人机团队又瞄准了国际前沿技术发展趋势,在新概念无人飞行器设计、智能感知与自主飞行控制、新能源动力等方向展开研究工作。近年来,他们已发表关键学术论文300余篇,申请国家专利200多项。

 
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