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清华大学代表队获欧洲大学生载重飞机挑战赛亚军

葡萄牙里斯本当地时间8月12日凌晨,2013年欧洲大学生载重飞机挑战赛(ACC 2013)落下了帷幕。经过三个比赛日的激烈角逐,由我院学生航空创新实践基地(AIR)组织的清华大学代表队最终斩获亚军,并在载重量和装载速度两个重要单项上拔得头筹。大赛冠军和下届比赛举办权被德国斯图加特大学AKA模型代表队夺得。

图为参赛队员们欢庆比赛胜利

此次赴欧参赛学生队员为我院的航02杜旭朕,高宇驰、航03高武焕、航01解青及精仪系精11的林家靖等五名本科生。杨贵慈担任教练,葛东云和陈海昕担任指导老师。本次参赛还得到了教务处实践科的大力支持。

欧洲大学生载重飞机挑战赛(Air Cargo Challenge,简称ACC)始办于2003年,由葡萄牙航空航天协会发起,是欧洲各国大学间的一项极具挑战性的知名航空科技赛事。从2007年起,ACC升格为一项国际赛事,每两年举办一届。今年是我校继2011年夺得季军后第二次组队参加此项赛事。

比赛由飞机设计、报告和图纸、技术答辩以及现场飞行三个环节组成,以三个环节的得分加权之和作为最后的排名标准。因此,ACC是对各队在飞机设计、制作、飞行以及项目运作、交流展示等方面能力的综合考核。

图为两名队员在进行技术答辩

本届比赛在里斯本附近的OTA空军基地举行,由上届冠军贝拉地区大学(University of Beira Interior)承办,共有来自德国、波兰、西班牙、葡萄牙、希腊、巴西等12个国家的22支代表队参加。

和往届比赛规则不同,此次的参赛飞机没有规定飞机自重上限,但仍保留了电机电流、起飞距离的限制以及可拆卸装箱的要求。此外,规则还进一步压缩了运输箱的尺寸,同时增大了飞行前机翼结构强度测试的难度。

面对严苛的规则和强劲的对手,在三位老师悉心指导下,参赛队员们进行了近十个月的辛苦准备,克服了各种困难,最终设计出了一架性能优异的下单翼常规布局飞机,并在赛场上用自行设计的电磁铁装载工具创造出了十秒的最短装载时间,同时还飞出了12.07kg的全场最大载重量。

一分耕耘一分收获,所有成绩的取得正是源于参赛队员的不懈努力。在五个月的预研和设计工作期间,大家分工明确,高效并行,高武焕负责搭建了动力系统试验台,谢青对飞机的气动性能进行了模拟计算,杜旭朕负责主持了试验翼梁的制作,高宇驰和林家靖则探索了复合材料制作工艺并进行了梁结构的试验和校核计算。而在飞机制作、测试和改进的近五个月里,大家通力协作,挤出一切假期时间集中制作了两架试验机和一架比赛飞机。同时大家还要克服北京禁飞的不利条件,驱车远赴郊区寻找试飞场地,最终累计进行了七天近二十个起降的试飞,为之后的飞行比赛积累了经验。

图为队员们在外场试飞

回顾整个准备过程,队员们表示最大困难在于翼梁结构强度的保证。根据这次的设计目标,队员们需要在5米翼展的机翼两端支撑的情况下,在中点安全悬挂15kg的重物。由于从未做过如此强度的机翼,为了设计合格的翼梁,参赛队员联系了我院材料力学实验室,做了等效的三点弯实验,并尝试用商业软件做有限元分析,同时还做了一根5米的试验梁进行实际测试。由于机翼要求可拆卸,连接结构也成为保证翼梁强度的关键,在数次试验对比后,队员们选择了类似于舰载机折叠翼的连接方式。经过几个月的努力,参赛队员设计出了基本满足要求的翼梁,但完成设计与真正实现之间还是有不少差距。在制作正式比赛飞机的过程中,机翼的强度问题仍然困扰着队员。下雨后空气潮湿致使木材变软,粘接顺序不当导致某些部位上胶不足,木材表面被压裂等原因都曾导致过结构测试的失败。大家对此依然印象深刻,“我们花了整整一个星期时间逐一解决这些问题,改进细节设计,改进制作工艺。终于,我们的机翼在比赛现场安全通过了13kg的强度加载测试。”

图为队员们在基地(AIR)门口进行机翼强度测试

正是由于之前的充分准备,队员们才能在紧张的正式比赛中表现得十分从容。即便在得知前两个环节得分暂时落后的情况下,大家仍表现出良好的心理素质,有条不紊地进行飞前的各项准备工作。

第一天的技术答辩环节让大家了解了各个大学所做的工作,各队都显示出了不俗的实力。其中,德国斯图加特大学模型队的飞机制作工艺精湛,飞机采用全复合材料制作,翼型保持好,强度高。北京航空航天大学派出的两支参赛队也同样抢眼,两款飞机设计新颖,装卸方便。其余各队的飞机也各有特色,几乎均采用上单翼布局,翼展从3m到5.8m不等。

图为参赛队员和德国队合影

后面两天三轮的飞行比赛既紧张刺激又欢乐不断,在毒辣的阳光炙烤下,各队不断挑战着自己飞机的极限和现场让所有人都捉摸不透的风向。每一架飞机无论是否安全着地,都会获得全场雷鸣般的掌声与欢呼。在第二轮比赛中,由于前起轴承出现问题,导致飞机起飞时超过了60米的滑跑距离限制,未能成功冲击12.6kg,而且在此过程中机翼也受到了轻微损伤。不过,这些问题在队员们细致的地勤保障下都得到了迅速解决。下午再战,飞机在杨贵慈教练精确的操控下,克服了强侧风起飞的不利环境,最终成功将12.07kg的铁块带上了蓝天。

图为参赛队员小心翼翼地将飞机搬上跑道

图为飞机滑跑起飞

图为参赛队员示意飞机进入降落区

在取得可喜成绩的同时,队员们表示将会戒骄戒躁,继续努力,将航空创新实践基地打造成世界一流的学生航空实践平台。相信两年后的斯图加特也同样传来基地成员们凯旋的喜报!