实验室经常有各年龄段的孩子前往参观

“飞人”背后的团队

飞机调试

自同济大学2012年微小飞机实验室建成后，我已指导学生们设计、制作了近百架各类的飞机。现如今，200多平方的实验室已经被这些形形色色的飞机占得差不多了。随便拿出一架，聊一聊它的来龙去脉，说一说它的设计制作过程，我都可以娓娓道来，讲出一大段背后不为人知的故事。

巨型“飞人”

2014年7月，航空专业的大二学生参加了我的《微型飞机设计、制作》课程。这是一门全新的课程，开设的目的十分简单，就是要让航空专业的学生分组亲身经历一轮简化版的飞机设计、研制、试飞全过程。这些年，航模圈内流行做一种所谓的“门板飞机”，顾名思义，就是在一块方形泡沫板前方装上电机，后方安装上泡沫平尾和垂尾，再加装电子装备，最终构成一种简易遥控飞机。这种飞机制作和构形简单，深受航模发烧友喜爱。

受到门板飞机的启发，那一年，周帅等同学决定研制一架巨型“飞人”遥控飞机。这是本次课程中最艰苦也最有趣的一组。之所以艰苦，一是这架飞机个头实在太大了，人形飞机的臂长1.6米、高度约为3.5米，为普通人的两倍，制作起来非常麻烦；事实上，这也是目前世界上最大的遥控电动人形飞机。二是这架飞机外形太奇特了，很难借鉴传统的飞机设计制作经验和参数。周帅坦言，他们最早的设想就是想将这种门板机改造成人形的巨型飞机，寄教于乐，增加飞机设计的趣味性、知识性、艺术性和挑战性。

为了能成功制造出一架会飞的巨型遥控飞人飞机，周帅先用白纸勾勒出一个双手下垂的巨型男子的轮廓，然后用5毫米厚的KT板裁剪出飞人的躯干。考虑到躯干的外轮廓不规则，难以获得足够的升力，几个人将飞人的胸部设计为双层，类似于双翼飞机，以增加升力面的面积。

飞机升力够了，接下来要考虑的是飞人的稳定性和操控性。一般情况下，飞机若稳定性和操控性不佳，便会打着旋往地上栽。经过激烈的讨论，周帅提议将“飞人”的两条腿由平面被改为正交平面的立体结构，这相当于给飞机增加了两个垂直安定面；同时将飞机小腿及脚外侧设置成两个操纵面，用来操纵飞机的横滚和升降。按照上述方案，飞机框架搭建好后，周帅又带领几位组员给飞机加装电子装备。于是，“飞人”的胸部被“掏空”，安装了发动机、放置了锂电池组……

飞机正式试飞前通常有一个重要的环节，那就是无动力滑翔测试。为此，周帅将飞人拿到学院草坪上进行抛投，以考察飞机的滑翔行性能。几次抛投下来，还真是发现了问题。周帅发现，飞机投出去老是“仰头”，这说明飞机重心太靠后，于是同学们决定将飞机的锂电池组向飞人的头顶移动，经过四、五次反复调试，飞机的重心问题终于搞定。周帅还发现飞人的四肢太“软”，刚度不够。为此，同学们给飞人的双臂各增加了一根14mm直径的空心碳纤维杆，在小腿上增加了若干根轻木条予以加强。经过上述两项大改进后，飞机骨架“硬朗”起来了，并表现出了优异的滑翔性能。

功夫不负有心人，经过十余天的设计、制作和调试，7月最后一天，周帅他们的飞机终于完成。仰望着世界上最大的“飞人”冲上云霄，看着围观者赞许的眼神，同学们的喜悦与自豪之情也随着飞上了蓝天。

复原千年玛雅“黄金飞机”

公元500～900年，在南美哥伦比亚地区出现过一段人类文明，史称古玛雅文明。近年来，考古学家在玛雅遗址中发掘出一些古玛雅王族所用的黄金垂饰。这些饰品长约60cm，宽约50mm。令人惊奇的是，这些物品外型酷似飞机，机头、座舱、主翼、机身、垂直尾翼、水平尾翼等一应俱全，形态符合航空力学理论，于是被称为“古玛雅黄金飞机”。

玛雅飞机复原工作的主要负责人，2015届同济航空专业本科生王兴虎同学说：“第一眼看到古代玛雅黄金饰品图片时我就被深深吸引了，那简直就是一架飞机模型。于是心里就想，能不能制作一架试试，看能不能飞上天。”

有了想法的王兴虎立马召集人马开工。2014从年9月份开始，他们就着手对这架古代“飞机”进行CAD三维建模。说实话，该项工作难度还是蛮高的，不过好在玛雅人的“飞机”外形还算规整。几位同学先将玛雅“飞机”照片导入一种被称作“几何画笔”的绘图软件当中，并利用该软件的测量功能得到该“飞机”的翼展、弦长、机身长度、高度、机翼后掠角等重要参数。有了这些参数，再利用功能强大的CAD软件Catia，他们在电脑里一点一点建立起关键点、特征曲面和三维实体……这是一个枯燥而极其耗费脑力的过程。一个月后，一架1:1的玛雅“飞机”三维模型在电脑里完成了。利用实验室的三维打印机，王兴虎欣喜地得到了该物品的1:1三维打印实体模型。

文章来源：《飞机设计》 网址: http://www.fjsjzz.cn/qikandaodu/2021/0226/403.html