李人澍

當(dāng)?shù)貢r間2016年4月15-17日，世界大學(xué)生設(shè)計/制作/飛行挑戰(zhàn)賽（英文簡稱AIAA DBF）在美國堪薩斯州的威奇托市舉行。該比賽由美國航空航天學(xué)會（AIAA）主辦，一年一次，迄今已成功舉行了20屆，是世界大學(xué)生航空設(shè)計競賽中的頂級賽事。參加比賽的選手來自世界各地，包括美國、意大利、奧地利、以色列等幾十個國家的上百所著名大學(xué)，如圣何塞州立大學(xué)、佐治亞理工學(xué)院、加州大學(xué)歐文分校等名校。本屆比賽共有來自世界各地的90支隊伍參加。

此次赴美參賽，是河北科技大學(xué)繼2014年英國國際大學(xué)生飛行器設(shè)計大賽之后，第二次走出國門參加國際級航模賽事。盡管此前我校航模隊在國內(nèi)航模競賽中取得了驕人的成績，但這次需面對完全不同的比賽規(guī)則和未知的競爭對手，挑戰(zhàn)形勢嚴(yán)峻。

積極備戰(zhàn)

2015年10月，得知要選拔隊員參加在美國舉辦的AIAA DBF挑戰(zhàn)賽，我校航模隊隊員的心情都非常激動。經(jīng)過綜合考察和嚴(yán)格選拔，最終確定了由7名隊員組成的參賽陣容：信息學(xué)院的王高飛、田葉，電氣學(xué)院的曹潔茹，理學(xué)院的劉坤，理工學(xué)院的申烽余，材料學(xué)院的張少群和我。

2016年AIAA DBF挑戰(zhàn)賽的報名流程同以往大有不同，需在2015年12月15日前提交一份提案，組委會根據(jù)其質(zhì)量篩選出有資格參賽的隊伍。因此拿到比賽規(guī)則后，我們以最快的速度將其翻譯成中文，詳細(xì)討論研究了比賽關(guān)鍵點并著手準(zhǔn)備需提交的提案。后來得知組委會共收到了一百多支隊伍提交的提案，最終認(rèn)可了其中90支隊伍的參賽資格。

根據(jù)2016年規(guī)則，比賽得分為報告得分乘以飛行得分，再除以RAC值。其報告滿分100分，飛行得分則由3個任務(wù)分相乘得到；RAC值由鎳氫動力電池的重量、模型空重、子機可拆分?jǐn)?shù)（N）決定，越小則總分越高。本屆比賽的任務(wù)也與往屆不同，需設(shè)計兩架模型飛機，一架為MSA機（母機），另一架為PA機（子機）。

經(jīng)過團隊的認(rèn)真研討，總結(jié)了兩點設(shè)計關(guān)鍵：首先是如何將子機做到最輕、最簡單，并能夠運載1kg飲料完成飛行任務(wù)；其次如何讓母機運載子機的效率最高。最終模型飛機總體設(shè)計的兩大任務(wù)被確定：一是減小兩架模型的空重，二是將子機的可拆分?jǐn)?shù)減到最小。

在3個多月的試驗和改進中，我們分別嘗試了飛翼、串列翼和常規(guī)布局，最終確定了常規(guī)布局的總體設(shè)計。其中子機采用橢圓形機翼、上單翼、全動平尾和后三點式起落架設(shè)計；翼展1m、翼面積11.6 dm2、空機重量240g，翼載荷125g/dm2，可拆分?jǐn)?shù)為1。母機采用貝殼式機翼和空心套袖平尾設(shè)計，其上安裝方向矢量電機，機翼無實心主梁，上下可繞前緣自由展開，空機重量為280g。

出征美國

4月11日，我們帶著精心制作的模型，懷揣夢想踏上了征途，同行的還有校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心主任孟賓、電氣學(xué)院科創(chuàng)中心主任劉東輝和航模指導(dǎo)老師楊志堅。

當(dāng)?shù)貢r間4月11日下午4點，一行人順利抵達芝加哥。拿到托運行李后，我們立即進行了檢查，發(fā)現(xiàn)除了行李箱有少許破損外，其他一切完好。隨后我們冒著雨，租車前往距離機場300多千米的斯普林菲爾德，并于當(dāng)晚11點多抵達預(yù)定酒店。之后又經(jīng)過一天的奔波，終于抵達位于美國堪薩斯州阿肯色河畔的威奇托市。該市是堪薩斯州最大的城市，不僅擁有賽斯納、雷神、波音等5家飛機制造商，還是麥康奈爾空軍基地的所在地，被稱為“航空首都”。

4月13日，我們開始細(xì)心檢查模型零部件，修復(fù)子機的運載艙并組裝、調(diào)試了5架競賽機。傍晚，我們驅(qū)車前往賽斯納公司，觀察飛行場地并初步制定了飛行方案。得知該場地不允許賽前試飛，我們有點失落，詢問工作人員后決定去附近的棒球公園試飛。

4月14日是賽前最后一天。一大早我們就前往棒球公園，在征得管理人員同意后，按照比賽流程順利完成了模型的試飛和調(diào)試。之后回到駐地，又對所有的競賽機進行了細(xì)致檢查，確保萬無一失。想到第二天就要正式開賽，我們卻對比賽流程和競爭對手知之甚少，所有人的內(nèi)心都有些不安。

挑戰(zhàn)自我

4月15日清晨，比賽在威奇托市的賽斯納機場拉開帷幕。見到其他隊伍的參賽機后，我心里稍微踏實了一點。他們的模型普遍體積較大，模型空重肯定不小。但這幾天場地上持續(xù)刮著6級東南風(fēng)，而我隊參賽機既輕又小，在抗風(fēng)方面不具備任何優(yōu)勢。

組委會首先向所有參賽隊說明了一些賽程中需要注意的地方，然后開始審核模型。審核順序按前期提交的報告得分，由高到低排序，審核后即可檢錄、飛行。因為我隊的報告得分偏低，排在第58位，所以第二天才能進行模型審核。

4月16日早上，我們驅(qū)車前往賽場，很快模型審核開始了。由于對規(guī)則理解有誤，我們在設(shè)計模型時沒有按要求將保險裝置放在電機后，因此第一次檢錄未通過，錯失了一輪飛行機會。但我們沒有自亂陣腳，迅速解決了問題，最終順利通過安全檢查，且模型空重是所有參賽隊伍中最輕的。對此，組委會的工作人員紛紛向我們表示了贊許。

很快輪到我隊第二輪飛行。首先進行的是任務(wù)一，母機空載飛行。這一輪的難點是在缺少子機作為內(nèi)部支撐的情況下，母機強度略有不足，加之飛行場上大風(fēng)肆虐，很難保持平穩(wěn)航線飛行。候場時，我看到很多參賽機在風(fēng)中劇烈波動，甚至倒退著飛行。我隊則憑借平時扎實的訓(xùn)練基礎(chǔ)，與強風(fēng)搏斗，順利完成三圈航線飛行并安全降落。

下午需要挑戰(zhàn)的是任務(wù)二，母機運載子機飛行。該任務(wù)要求將子機的零部件放入母機，參賽機完成N（子機可拆分?jǐn)?shù)）航線飛行。午飯過后，天氣變得更加惡劣，強勁的側(cè)風(fēng)夾裹著雨水，吹得人都很難在室外站穩(wěn)。許多隊放棄了下午的比賽機會，我隊因已失去了一輪飛行機會，一致決定在風(fēng)雨中繼續(xù)挑戰(zhàn)。

把參賽機從準(zhǔn)備區(qū)運往比賽區(qū)是一項艱巨的任務(wù)。為了保護模型，我們齊心協(xié)力，用布撐起一道擋風(fēng)墻，一步一步挪到比賽區(qū)。隨著螺旋槳的旋轉(zhuǎn)，參賽機騰空而起，觀眾區(qū)頓時傳來一陣歡呼叫好。這一圈是我們在整場比賽中最漫長的一圈，模型在逆風(fēng)中飛得格外緩慢，時間仿佛停滯。當(dāng)模型安全降落時，全場都沸騰了。

最艱難的飛行是比賽最后一天。在任務(wù)三中，無方向舵的子機需攜帶一瓶重達1kg的飲料飛行，其時模型的翼載荷高達125g/dm2，操縱起來極其困難，很容易陷入失速螺旋。而當(dāng)天因為大雨，上午的飛行被暫停，直到下午1點左右雨勢稍減，比賽才得以繼續(xù)。

輪到我們上場了。在所有人的期待和注視下，我操縱著子機平穩(wěn)起飛、繞標(biāo)、轉(zhuǎn)圈，此刻螺旋槳破風(fēng)的聲音格外動聽。眼看三圈航線即將完成，我的心情不由得舒緩了許多。不料進入降落航線后，模型突然開始急劇波動；剛飛過降落線，模型的垂尾隨即觸地，機身重重地拍在地上。觀眾發(fā)出了嘆息的聲音，一陣沉寂之后，全場響起熱烈的掌聲。由于這次失誤，本輪任務(wù)沒有得分，按照規(guī)則前兩輪的努力也功虧一簣，我隊暫居第九名。

賽后交流

賽后我們與各參賽隊進行了交流。前期報告得分第一的佐治亞大學(xué)隊，其設(shè)計理念與我隊基本一致，子機和母機均為常規(guī)布局。其中子機采用了一體化結(jié)構(gòu)，選擇了矩形機翼、前緣輕木蒙板和后三點式起落架，全機靠一個電機驅(qū)動，流線形載水艙為吹塑成型。與我隊相比，除了翼面積稍大以外，整體模型設(shè)計簡潔且頗具美感，尤其是動力系統(tǒng)僅使用了6節(jié)容量1 600mAh鎳氫電池，大大降低了RAC值。母機機翼采用兩段式空心套袖設(shè)計，無實心梁，前緣加“D”形盒蒙板，既保證了整體剛度，又降低了起飛重量。

來自土耳其某代表隊帶來的是兩架全碳纖維飛翼，甫一亮相就引來各個參賽隊的關(guān)注。其模型采用了一體成型技術(shù)，做工優(yōu)良、細(xì)節(jié)處理到位，遠(yuǎn)超我隊使用復(fù)合材料的水平。這次比賽的規(guī)則要求母機既能空載飛行，又能運載子機飛行，對飛翼的重心分布提出了非常高的要求。而他們的解決方法是在母機上做出一個限位槽，且該處可容納子機的起落架。這樣既能保證子機相對母機的定位精確，又能簡化子機的結(jié)構(gòu)。

在賽場上，我們還遇見了同樣來自中國的香港科技大學(xué)代表隊。他們采用了子機可拆分，所有零部件放入母機運輸艙中的方案。因此母機造型奇特，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去像是巨大的運輸艙上安放著一副機翼；為了有效避開機身擾流，還采用了“T”形尾翼。

通過這次比賽，我們深切感受到制作模型的材料已經(jīng)成為國內(nèi)高校的短板。如果今后能在復(fù)合材料或新材料上有所突破，那么模型飛機的性能就可能發(fā)生質(zhì)變。雖然這次沒有取得很好的成績，但一行人收獲頗多。通過吸取本次比賽的經(jīng)驗教訓(xùn)，我們有信心在之后的國內(nèi)和國際賽場上取得更好的成績。