让国之重器闪耀星空:临近空间飞行器创新团队追梦纪实

航天 · 2016-11-22 19:49:25

――临近空间飞行器创新团队追梦纪实

实验场地　　2015年10月13日，北京南江空天科技股份有限公司联合北京航空航天大学，由临近空间飞行器创新团队负责研发的我国首个临近空间飞艇在内蒙古锡林浩特市试飞成功。　　创新团队在36小时内完成了全系统集成和测试，按预定程序完成了放飞和临近空间飞行测试，高度达到2万米，并实现了昼夜持续动力飞行，完成了定点着陆和完好回收。

飞行器充气完毕　　这是全球首次成功完成的、具备完整功能的临近空间飞艇飞行试验。本次试飞实现了快速组装、持续动力、循环能源、可控飞行、定点着陆、可重复使用的目标，其综合技术指标达到了国际领先水平。这是我国临近空间科技领域取得的重大科技成果。　　我临近空间飞艇终占一席之地　　临近空间飞艇是航空航天科学皇冠上的一颗明珠，也是世界性难题。　　临近空间是指距离地面20km至100km的区域，它包含了大气层中平流层绝大部分区域、中间层的全部和热层的底部。　　与常规飞行器相比，临近空间飞艇具有飞行高度高、覆盖范围大、航时长、无排放等优点，非常适合作为数字通讯、灾害监测、情报/监视与侦查、通信、预警、电子对抗、武器装备搭载等平台。

核心成员合影　　“圆梦号”临近空间飞艇试飞成功的那一刻，站在地面上的飞行器创新团队核心成员――祝明、刘东旭、陶国权、孙康文、郑泽伟、李保国、郭�、梁浩全等人内心澎湃，激动的波澜在寒冷的锡林浩特夜空中温暖地涌动。　　年纪最小的郭�即使腿部受伤，拄着双拐也要来到试飞现场，这是他们八个人多年来的心血，比什么都珍贵。　　“我们终于不用跟在美国后面走了，终于有一种飞行器可以跟美国齐头并进，甚至是超前的，”对于核心团队成员孙康文来说，这个梦想使他激动，他毅然放弃了两次出国深造的机会，为的就是使中国的临近空间飞艇在世界上不落后、甚至是超前发展。对他而言，比起出国深造，为飞艇设计太阳能循环能源系统及核心部件的研制、测试和集成，更加迫切、更加需要他。　　2015年“圆梦号”的研制，团队在多年积累基础上，采用全新的飞艇设计理念，从总体布局到内部结构都采用创新方案；特制了新型的多功能层蒙皮材料；采用高效的自封装半柔性太阳能电池，解决了太阳能电池效率较低的问题；引入增强机器学习技术，使无人值守飞行成为可能，在关键时刻发挥重要作用……　　强大的创新设计和研制能力是临近空间飞行器创新团队快速发展的关键。从囊体材料到囊体成型加工、从太阳能电池组件到电源管理系统、从螺旋桨到矢量推进、从飞艇吊舱到航电系统、从系统集成测试到出库转运装置，团队组织无数次头脑风暴，迸发出太多灵感，提出大量创新方案，深入论证研讨，快速试制验证，精细完善改进，反复测试摸底，解决了一个又一个的技术难题，最终打造出一个全新的、功能完备的临近空间飞行器。　　此次试验的成功，标志着我国在临近空间飞艇领域达到世界领先水平，在竞争激烈的临近中间为中国占据了一席之地。　　团队拥有十年磨一剑的毅力　　成功的背后，是整个团队的十年坚持不懈地付出。　　北京航空航天大学的临近空间飞艇研究始于2006年。在长达10年的研制过程中，团队克服了重重困难，历经了多次试验，终于完成了新型临近空间飞艇的全系统技术验证，实现了飞艇完整回收，取得了试飞成功。　　经过多年发展和技术积累，临近空间飞行器创新团队逐渐形成了稳定的科研队伍，核心成员主要来自北航航空科学与工程学院、自动化学院、仪器仪表学院和机械工程学院，是一支融合了多个学科的飞行器综合研究团队，同时这支团队也是航空科学与国家实验室的重要组成部分。

师生全体合影　　团队核心成员中最小年龄只有29岁，平均年龄32岁，团队的技术开发以博士生和硕士生为主，平均年龄只有24岁，他们年轻却扎实，思想活跃而又细致认真。　　陶国权进入大四就接触了临近空间飞艇的研制，他一下子就迷上了这个飞行器。“从06年到现在，我们面对过挑战，付出了很多，也亲身见证了我们的梦想和理想逐步成为现实。临近空间飞艇有很多社会价值和经济价值，每次看到它试飞成功，我都无比激动和欣慰，感觉一辈子就值了。”如今，他已经是碳纤维复合材料的顶尖专家，负责的临近空间飞艇结构和推进系统经历的数次高空飞行的考验。　　郭�和梁浩全都是86年出生的博士，接触临近空间飞艇是他们的大三时光。如今，郭�是飞艇软件系统的总设计师，梁浩全是飞艇航电硬件系统研制的负责人。　　“在团队中，我可以充分、自由发挥我们的想象力和创造力。”梁浩全说。　　“有了这个平台，就可以将理论和实践结合起来，每天都在进行头脑风暴。”郭�说。　　团队的每个核心成员都身兼多职。他们既要完成高校教师讲课、指导学生、学术研究等各项基本工作，还要担负繁重的工程技术攻关、生产管理、试验组织等任务。例如，刘东旭负责飞艇平台的总体设计、飞艇蒙皮材料开发、飞艇囊体分系统研制以及试飞试验的组织实施；郑泽伟负责飞艇的飞行控制技术研究和验证试验；李保国负责飞艇导航技术的研究，负责试飞场的建设与试飞保障。祝明负责团队整体管理、运行和对外合作，以及临近空间应用系统与电系统的总体设计。　　“我们集中办公，每周都开例会，对周进度进行追踪，同时对创新灵感进行深入探讨；通过产学研合作，获得了从北航航空科学与技术国家实验室、上市公司和地方政府的多方面支持。” 祝明说。　　在临近空间飞艇的研制中，这支团队追求核心技术自主可控，坚持自力更生、自主创新，打破了国外技术封锁，实现了全部零部件的自主研发和国产化。　　在2009年至2010年，他们先后3次完成了20km以上高空的飞行验证，最长留空时间超过14小时，首次验证了临近空间浮空器的整体升空、高度稳定和可控降落，标志着我国进入临近空间浮空器研发的世界先进行列。2012年在国家重大专项支持下他们完成了6个小时临近空间可控飞行试验。　　这4次试验先后验证了13项关键技术，为我国临近空间飞行器赶超世界领先水平奠定了坚实的基础。　　敢为人先创新无处不在　　创新是航空航天技术发展的驱动力，临近空间飞行器创新团队在研制临近空间飞艇的过程中，创新无处不在。　　这支团队首先是技术上的创新，在飞艇研发过程中攻关了八大类、一百余项新技术。团队创始人武哲教授讲到：“没有原创性的技术和重大革新，走国外和国内的老路，临近空间飞艇在短时间内不可能取得成功”。为此，他们数次进行了多次总体方案的迭代设计与试验，终于得到一种基于现有技术的极致解决方案。　　他们其次是运行机制上的创新，当大家还在讨论高校与企业的责任和分工时，临近空间飞行器创新团队已经将基础研究、技术攻关、系统设计、样机研制、综合测试和飞行测试融为一体，自建生产制造与试验基地，将培养学生与重大工程实施协同实现。在近10年的研究过程中，团队获得临近空间飞行器相关国家部委奖励3项，已授权发明专利30余项，获得国家支持项目30余项，参加国际学术会议十余次，发表论文120余篇，毕业博士与硕士研究生60余人。　　在军民融合模式上，他们同样勇于创新，临近空间飞艇作为一种典型的军民融合平台，在研制阶段，团队便将综合应用作为系统研制的重要内容，设计开发了临近空间飞艇的应用体系，每次飞行试验均完成了多项应用试验，临近空间通信、组网、观测、探测、语音传输、信息云等，必将深刻影响人们的生活。　　他们面对困难，敢为人先。一方面，临近空间飞行器的飞行试验是一项极具挑战性的工作，当长达百米的飞艇竖立在面前时，一方面是心潮澎湃，另一方面是为之敬畏。如何控制这个巨型飞行器顺利出库、转运、放飞和回收极具挑战。通过新疆至内蒙的多次实战，团队终于驯服这个数万立方米的庞然大物，做到收放自如。　　另一方面，当大家还在讨论高校科研投入和成果转化的种种困难时，临近空间飞行器创新团队在3年前即开始了社会合作之路，团队始终坚信，科研的最终目的是为国家和社会带来精神和物质财富，为实现中国梦贡献力量。所以当团队面临低潮时，仍能坚守信念，一往无前。　　奉献精神贯穿着这支团队发展始终，完成国家重大科研任务始终是团队的光荣使命。与之相比，个人职称、个人发展乃至家庭困难与身体病痛都被放之脑后。每当暑假团队成员坚守在新疆戈壁滩，全身心投入到试验工作中时，当在内蒙古草原的早雪和风暴中积极备战时，都会发生许多感人故事。创新团队始终坚信，为国防与中国梦奉献青春，将是最有意义的人生。　　团队的成员说，在北航校领导和南江空天董事长的关怀下，在军方领导和合作伙伴的注视下，2015年的飞艇试验取得了圆满成功。但这仅是临近空间飞行器创新团队在研的国之重器系列取得重大进展的一小步，2016对团队来说将更具挑战、更加精彩。大载重超长航时临近空间飞艇的超长时飞行测试、临近空间太阳能飞机首飞、大型载运混合布局飞艇的样机试制与首飞、新能源超长航时海洋探测系统的首航都将在2016年呈现。　　不远的将来，临近空间飞行器创新团队或将为我国的航空航天创新发展带来新的气象。

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