探索无人机新可能

天际线

高空长航时侦察——“莫比乌斯”无人机应用场景之一。

智能手机使得人与人之间高度连接，3D打印正重塑商品制造的方式，当武汉无人驾驶汽车“萝卜快跑”引发人们热议，电动无人飞行器在大湾区的上空穿行引发人们驻足，现代科技就像一股不可阻挡的潮流，正以它独特的方式，改变和重塑着我们的世界，而科技潮流的背后是大胆的创意设想和对未来无限可能的希冀。

金秋十月，中航工业直升机所无人机事业部王泽玉、王鹏代表团队带着“莫比乌斯”无人侦察系统项目，来到中国航空工业集团第三届青年创新创效大赛决赛现场。经历激烈角逐，该项目在2600多个青年创新创效参赛作品中脱颖而出，喜获大赛金奖，创造直升机所在该项赛事中最好成绩的纪录，展示了直升机所青年大胆创新、朝气蓬勃的精神风貌。

“这种体验就像是人生中的一次高光时刻，感到非常荣幸。”团队主创王泽玉谈及获奖感受时，止不住的激动与振奋。“我们的一个小想法、小设计，受到了院士和集团公司专家的认可，所有的努力和付出都得到了最好的回报。”

青年总有蓬勃的朝气，青年总有着无限的可能，只要敢想，没有什么不可能。

这支青年团队成员均为“90后”，他们是科技迷、航空迷，早在学生时代，在中国研究生未来飞行器创新大赛以及大学生创新创业项目等各种创新类大赛中就开始崭露头角，参加工作后的王鹏还是首届全国未来直升机设计大赛冠军获得者。

作为中国航空工业集团直升机所的一员、无人直升机的设计者，他们日常从事飞行器设计、系统总体、航电控制等专业，案头常常摆放《直升机总体设计》《近空间飞行器》，他们密切关注各类飞行器的前沿动态，时常探讨无人机未来的发展前景。

“在如今陆、海、空、天、电、磁等多维空间中，提前掌握信息，就能拥有先机，获取主动权。”现有的“千里眼、顺风耳”通常为地面雷达、预警机和卫星等。地面雷达和卫星通常为敌方重点关照对象，预警机灵活，不易受打击，但其滞空时间相对卫星较短。

有没有一款无人机，既能传输信号，又有较长的滞空时间？

一次，王泽玉上网刷视频时看到一款圆筒纸飞机，飞得又远又稳，他本人又对仿生飞行器颇有兴趣，能否将环翼与海洋飞行者蝠鲼相结合，设计一款外形流畅优美的新构型飞行器？说干就干，他利用假期先将脑海中的想法用软件画了出来。

又有一次在乘坐民航客机时，他发现有些飞机有翼梢小翼，一些机龄较长的没有。这些小翼飞行时可以减弱翼尖涡流降低阻力，那么，将机翼做成环形，是否就可以消除翼尖涡流，减少飞行阻力——王泽玉琢磨。

但是环形机翼能否飞行？通过查询资料，他们发现1906年第一架环翼飞机——布雷里奥Ⅲ号完成了首次飞行，法国人设计的C450甲虫环翼喷气战斗机，白俄罗斯设计的环翼试验机，也完成相关飞行试验。而洛克希德设计的环翼客机，受限于当时科技水平停留在概念机阶段。“通过查阅资料，说明环形机翼能飞行。这个是我们折的环翼纸飞机，滞空时间挺长，这种飞行方式特别像电影里面太乙真人的坐骑。”

确定环形机翼构型后，紧接着，他们组建成队，直接开干。王泽玉负责飞行器设计、结构设计及受力分析、曲面设计，王鹏负责总体设计、涂装设计、应用场景设定、场景渲染；米雪负责航电控制、材料撰写，芦志明负责飞行器设计、气动分析。

他们给无人机设计了一个线型流畅外观，参考了海洋生物——蝠鲼，蝠鲼被称为海洋飞行者，游姿舒缓优美。丑萌的“太乙飞猪”在哪吒手上变成帅气逼人的“风火轮”，这型环翼机完成了一次美丽蜕变。

赛后合影（右为王泽玉、左为芦志明）。 集成环翼机翼和仿生蝠鲼外形得到的“莫比乌斯”无人机应运而生。

据王泽玉介绍，“莫比乌斯”无人侦察系统由环翼结构、可倾转旋翼、V型垂尾和轮式起落架组成。其中，环翼结构与机身结构融合，具有较好的流线型气动外形。V型垂尾连接环翼与机身结构，可以增强整机结构强度。“莫比乌斯”无人侦察系统采用8组可倾转旋翼，通过调整旋翼方向，可实现垂直起飞和前飞。

为什么叫“莫比乌斯”？“莫比乌斯环内侧也是外侧，我们这款无人机，前翼下翼面是后翼的上翼面，根据这个特性，我们这么命名，而且申请了外观专利。”

敢想，大胆点，无所畏惧。结合实际，团队又做了调整，选择聚焦临近空间领域（距离海平面20千米~100千米），有针对性地作了设计完善，将飞翼结构和环翼结构结合使其不仅可以垂直起降，还能提高飞行速度，更机动灵活，采用可倾转涵道、V形垂尾及航向舵等设计，更增加了续航时间和安全可靠性。

“还一个优势是，还有效降低能源消耗、降低运营成本，具有较强的经济价值和实用价值。”米雪介绍说。“莫比乌斯”能源以太阳能薄膜电池为主，白天爬升至2万5至3万米高空，充分利用太阳辐射能量储能，夜晚降高（1万8千米），利用重力势能转化维持夜间飞行，实现跨昼夜飞行能力。另外，在夜间，其依靠部分旋翼运行维持飞行，其余旋翼可停止动力倾转于机翼中，减少阻力。

因此，“莫比乌斯”作为一款以太阳能为能源，在临近空间内具备长航时的侦察型无人机可充分发挥其作用。另外，相比高昂的发射费用，可重复使用的无人机比卫星更具备低成本优势。

最大的挑战和难关是创新点的设想。团队成员平常业务工作非常繁忙，“有时候为了某个参数，怎么设置，如何更好匹配，我们经常开线上会议。”团队成员除了干好本职工作，都是靠周末、假期以及熬夜挤时间来完成项目设计。

关于未来应用场景，“莫比乌斯”无人侦察系统在临近空间飞行时，可根据不同侦察任务，搭载不同的侦察传感器载荷，完成不同的侦察任务场景：对海、对地进行电子侦察及对抗；在应急救援领域，当发生自然灾害时，可开展应急通信保障工作，保证通讯通畅；还可应用于多星座空天联网。

为了参加这次的大赛，他们积极应战、准备充分。无人机事业部组织预答辩，提出修改意见，团委组织所级答辩，邀请所内专家对作品进行优化指导，并确认项目报送集团，制作项目介绍视频，经专家指导后再次优化汇报材料，一路过关斩将，冲入集团决赛。

“当数模制作成实物模型在现场进行展示时，大大提升了展示效果。”汇报那天，更是信心满满，王泽玉讲道。

“坚持创新驱动，面向未来需求出新品。”习近平总书记考察中国航空工业集团昌飞时的话语在耳边回荡。“在未来的道路上，我们会更加充满信心和动力，继续追求更高的目标和梦想，创造更多的辉煌和成就。”这是直升机青年的心声——梦想一定要有，万一就实现了呢？(陈昱)