张瑶萱傅前哨谈国际无人飞行器创新大奖赛（六）-旭说军事

作者: admin 　发布: 2019-04-10　分类:全部文章　阅读: 241次

张瑶萱傅前哨谈国际无人飞行器创新大奖赛（六）-旭说军事

张瑶萱
由共青团中央、中国科协、宋庆龄基金会共同指导，中国航空工业集团、中国航空学会等单位共同主办的“航空工业杯”“第五届国际无人飞行器创新大奖赛暨2017安吉航空嘉年华”（UAVGP）于2017年11月10日至13日在绿水青山的浙江安吉举行。此次创新大奖赛共有来自世界各地的78支队伍、500余名选手参与竞技和创意两大门类的角逐，整个比赛分工严密，组织有序，空中较量比拼激烈、扣人心弦，表演时段高潮迭起、精彩纷呈，吸引了大批观众和航空爱好者。
本次比赛中，著名航空军事专家傅前哨作为裁判员参加了创意赛的答辩评审和现场飞行展示的评分工作。傅前哨老师从事科研、科普工作30多年，先后发表论文和科普文章数百篇，是中央电视台和中央人民广播电台多个频道和栏目特邀军事专家，被总政“全军对外宣传工作领导小组”聘为“全军常备外宣专家”。比赛后，傅前哨老师受旭说军事邀请，撰文介绍了比赛的亮点及自身感受。由于全文过长，为方便读者阅读，旭说军事将分六篇连载傅前哨老师关于此次比赛的文章，今天刊登的是最后一篇，主要介绍了傅老师对此次比赛的希冀与展望。

第五届“航空工业杯”国际无人飞行器创新大奖赛已经落下帷幕。此次大赛圆满、成功，交出了一份高水平的考试答卷：竞技比拼、创意大赛成绩耀眼，飞行表演、科普活动多姿多彩，在当地和周边掀起了一股持续升温的航空热潮。其热浪波及各省，辐射国外，引起了不小的反响。这是各参赛选手、裁判员，赛会的组织者、志愿者共同努力的结果。

既然是大奖赛，竞争必然激烈，谁不希望自己的作品能够拔得头筹，一举夺标？然而，有成功就有失败，有第一，就有第二。不可能人人拿大奖，个个戴桂冠。无人机竞技赛有硬杠杠，裁判员根据这些标准测评、打分，往往当场就立决高下，一般不会出现大的争议。而创意赛的评判要复杂一些，分为内场答辩、外场演示两个部分，以及创新性、可用性、可实现性三项内容，按累积的分数排名。
总体上感觉，参加本届创意赛的多数无人飞行器方案（无论专业组还是业余组），都有其闪光点，某些发明和专利甚至属于全球首创，确实很振奋人心，若能在理论上进一步升华，技术上进一步完善，是很有发展前途和应用前景的。当然，室内答辩得好，不一定就能在外场飞得好。有些设计概念不错的优秀作品，由于种种原因，在飞行演示阶段，没能登台亮相，或受某些因素的影响而出现失误，甚至发生“坠机”事故，只能得低分和零分，殊为可惜。其实，我们不能简单地以成败论英雄，失利不要紧，只要方案改进了，技术成熟了，操控水平提高了，以后还可以再接再厉重返赛场，参加比试。期望在下一届的“擂台赛”上，能够见到这些选手重披战袍，继续攀高峰，努力夺锦标，创佳绩。这也正是无人飞行器大奖赛的魅力之所在。

在本届“运动会”上，有一些项目并非以单机的身份亮相，而是以双机组合、多机组网的形式集群登台。其“机组”成员甚至由固定翼无人机、多旋翼无人机混搭而成，如西北工业大学“瓜大动力队”设计的“单兵携带察打一体子母机”、南京航空航天大学“翱翔蓝天队”展示的“异型异构无人机群自组网协同飞行”等。它们表演的“双人舞”、“集体舞”协调一致，华美惊艳，观众朋友们纷纷为之点赞。
西工大的“单兵携带察打一体子母机”由一架小型固定翼无人机（母机）与一架微型四旋翼无人机（子机）组成，一个人就可以携带，采取手抛放飞的方式。母机抵达目标区上空后，将子机投下。但二者分手不分家，固定翼无人机在高空执行监管、评估等任务，微型四旋翼无人机则在低空自动搜寻目标，对其进行侦察或实施自杀式攻击。“瓜大动力队”的表演很成功，其母机（固定翼无人机）是参加创意赛的所有“运动员”中跑得最快最猛的，不仅飞行速度大、动作幅度也大，常以高速高机动的方式从观众面前掠过，相当惊险刺激。该机平稳落地后，裁判组特意问了一下：是哪位同学操纵的？人们这才惊讶地发现，“飞手”竟然是位女生！谁说女子不如男？“瓜大动力队”硬是斩获了一个二等奖。

南航的“异型异构无人机群”阵容庞大，演出华丽。其最大的看点是“机群自组网协同飞行”，即用多架固定翼无人机（代表预警机、指挥机等）与若干架四旋翼飞行器在空中自动组成一个分层的网络，下层的十几架四旋翼无人机按照规划和指令，进行各种不同构形的编队，有组织地执行任务。要想让这么多架异型的无人机在天上协同有序地飞行，其软硬件的设计难度较大，技术含量较高。由于相继升空的无人机数量多，空中飞行花样多，该队的表演热闹非凡，极具观赏性，而其背后则凝结着研发团队在基础性、关键性技术创新方面所付出的心血和努力。据了解，不同类型的无人机在天上组网实施集群飞行，在国际上还没有先例。“翱翔蓝天队”因此拿到了创意奖。
创意赛裁判组对参赛作品进行评审
作为国际无人飞行器大奖赛，自然不乏国际友人的参与，有的担任裁判，有的带队观摩，有的展示技艺，当然也有来问鼎的。俄罗斯莫斯科航空学院“黑鸭子队”就是本届大奖赛上比较引人注目的一支队伍。据了解，他们上一届就来过中国。此次该队参赛的“直立式双发垂直起降无人机”是在原有设计基础上的改进升级版。该机采用鸭式气动布局，机体由灰黑色的复合材料打造而成，因而取名“黑鸭”。莫斯科航空学院来安吉参赛的目的很明确，争第一，夺大奖。
其实，类似的固定翼无人机垂直起降方式，在首届国际无人飞行器创新大奖赛上就已崭露头角。笔者记得当时有一款由成飞设计所提交的名为“疾旋风”的无人机，率先登场，以相当耀眼的表现，进行了飞行展示。在此之后的数年间，与之相仿、相近的无人机平台，纷纷升空、亮相，有些产品甚至已经工程化、实用化了。

用手抛的方式放飞“单兵携带察打一体子母机”
此类无人飞行器的优点很突出：既能像直升机那样垂直起飞和悬停，又能像普通固定翼无人机一样水平飞行，在动力相当或略小的情况下，它们可以比同级别的直升机飞得更高、更快、更远，留空时间可增长3倍左右。不足之处是，其拉力/重量比必须大于1（一般在1.2—1.4之间），使巡航效率和经济效益稍受点影响。另外，在悬停、垂直起降、过渡飞行时，直立式双发垂直起降无人机受风的影响较明显，尤其是在机体迎风，且气流较大的情况下，操控起来有些困难，不易保持稳定，搞不好还会发生意外。

南航的“异型异构无人机群”在表演编队重组
莫斯科航空学院“黑鸭子队”在试飞时，显然也遇到了这样的问题。为了改善操纵性和稳定性，他们在机头部位增设了一个带有盖板的小型涵道风扇。以垂直姿态起飞、降落和悬停时，该装置的盖板打开，操纵员通过目视遥控的方式，紧紧盯着“黑鸭”的姿态变化，随时调整风扇的排气方向，用此办法来修正无人机在低空垂直状态下的俯仰运动。当飞行器的机体转为水平后，涵道风扇关闭，以便减小巡航和机动飞行时的阻力。从“黑鸭”的飞行表演情况看，他们发明的这个装置虽说不上很新鲜，但针对具体问题还是有效的。不过，在外场演示时，“黑鸭”的操控过程不算太完美。
创意赛（专业组）第一天上午的比赛快结束的时候，莫航“黑鸭子队”通过翻译找到裁判组，希望提起申诉，因为他们看到公示的积分榜上，“黑鸭”的总分暂时排在第三位，这与来华前的期望值有较大落差。“黑鸭子队”的队员明言，他们就是冲着大奖来的，这样的名次难以令人满意。

创意赛裁判长崔德刚与该队的成员进行了沟通。在认真听取了他们的意见后，具有丰富飞行器设计经验的裁判长从技术、飞行、成绩以及打分的原则等多个角度做了极具说服力的阐释。经过深入的交流，横向的比较，他们对崔德刚的解释非常满意，坦承打分的程序、标准是科学合理的，裁判是严肃认真的，做到了公平、公正、公开。
第二天，参加创意赛的作品全部演示完毕，最终成绩出炉，莫航“黑鸭子队”在专业组的总分排名退到了第7名，仅收获了三等奖。这一次他们非但没有再次提出申诉，而且还对裁判组的打分表示信服。竞技场上必须靠实力说话，有对比才好定高下。“黑鸭子队”很认真地观摩了排第5名的新加坡国立大学队“雄鹰无人机团队”和处在第8位的南航“异型异构无人机群”的展演，对这两支队伍的技术创新和飞行表现很是认同。他们对比赛成绩和排序没有异议，对裁判结果心悦诚服。

俄罗斯代表队中不乏操作无人机的高手
新加坡国立大学队的“雄鹰”无人机，采用与“黑鸭”相似的起降和飞行模式，遇到的问题也一样，但“雄鹰团队”选择的应对措施与“黑鸭子队”不同。他们从实验研究入手，找出规律，修改软件，在飞控系统上寻求突破，较圆满地解决了无人机在侧风、迎风等不同条件下的自主垂直起降难题，甚至还能做出空中横移、后倾悬停等动作。“雄鹰”无人机在竖立状态下的稳定性很好，明显优于“黑鸭”的表现。赛后，莫航“黑鸭子队”主动提出要与新大“雄鹰队”进行相关问题的探讨。
从几届“国际无人飞行器创新大奖赛”的情况看，该项赛事特色鲜明，融科技性、知识性、趣味性于一身，演示内容五光十色，竞技比赛高潮迭起，创意作品天马行空。它为世界各国选手打开了一扇相互学习借鉴，交流航空技术，切磋操控技艺的窗口；搭建了一个演示创新作品，展示创意理念，发布研发方案的舞台；有助于组织者、参赛者、业内外观众拓展思路，开阔眼界，有助于融合各类学科，升华设计思想，挖掘平台潜力，推动空中机器人技术向着更高、更强的层次发展。

为了加深与中国航空界和无人机产业界之间的交流。此次大赛俄罗斯派出了一个观摩团，千里迢迢来到浙江安吉，参与盛会。其领队是莫斯科国立罗蒙诺索夫大学理论力学教研室主任、莫斯科青少年宫负责人玛丽娅·阿列克谢耶芙娜，成员有莫斯科托普斯公司的高管等人。据了解，他们的观感是：对大赛中亮出的许多首创性作品，及其所展示出的技艺感到非常震惊。此外，他们对中国空中机器人的自主飞行能力和智能化水平也给予了很高的评价。俄方观摩团的成员说，我们有很多适合创意赛的无人飞行器。两年后，会派更多的团队来参赛。作为战斗民族，俄罗斯人争第一，不服输，为荣誉而战的精神值得敬佩。现在，战斗民族的兄弟已踏上归途，结束了此次的征程，他们下次肯定还会再来的。期望俄罗斯的参赛团队能够在下届的竞赛中取得更好的成绩，若能如其所愿，实现冲顶的目标，那对促进世界无人机技术的发展亦是一件好事。

过去的“航空工业杯”国际无人飞行器创新大奖赛均是两年举办一届。为了借助相关的竞赛推动空中机器人事业的进步，从2016年开始，由两年一届改为一年一届，并规定逢单数年为“大年”，竞技赛与创意赛同时举办。而双数年为“小年”，仅举行竞技赛。之所以要这么设置，主要是考虑到技术创新不易，特别是在航空领域，人们不可能年年都能拿出足够多的原创性的新发明、新成果参加无人机大奖赛，需要给各团体和个人的创意作品，留下精雕细琢，修改、完善的余地和空间。正是出于担心参赛队伍数量不足等原因，才选择了竞技赛每年一届，创意赛两年一次的办法。
现在看来，组织者似乎有些多虑了。实际上，无论是业内的科研、生产单位和大专院校，还是民营企业和民间的航空爱好者，参与大奖赛的积极性都很高，激情的展演、激烈的竞争，进一步激发了人们的聪明才智，各种创意方案、各项发明专利不断问世，呈现出与中国航空工业、航天工业、电子工业同步发展的井喷式的景观，使中国空中机器人的智能化水平持续提升，无人飞行器技术一年一个台阶，逐步迈向世界最高端。这样的情景，才是让与会的外国同行们最感震惊的地方。

有鉴于是，许多业内人士向组委会建议，今后的创意赛也应该与竞技赛一样，每年都搞，给那些航空技术的发明者、机器人技术的创新者以更多的展示机会。把国际无人飞行器大奖赛办成以追逐科技梦想为主题，以开展科普教育为主轴，以强化基础性研究、探索性研究，原始创新、集成创新为主旋率的重要赛事，并力争使之发展成为具有较高全球知名度的国际顶级赛事。
“中航工业杯”国际无人飞行器大奖赛是一个促进军民融合、促进科技成果转化的重要平台。在这个平台上所展示的虽然不是中国军民用无人机的全貌，但从这个局部的窗口仍能管窥到我国的“新人类”（新型空中机器人）成长的瞬间，前进的步伐。

参加嘉年华活动的孩子们
在此我们要特别感谢那些为参赛选手出考题，出难题的具有前瞻性眼光的组委会的专家们和裁判们，表彰那些攻坚克难、奋勇拼搏的队伍和个人，为他们的不懈努力、敢为人先的精神点赞。通过各路豪杰的交锋、交流，必定会在搏弈中碰撞出更多发明的火花，在较量中孕育出更为先进成熟的技术，在对抗中培养造就出一批批具有国际水准的科技人才、领军人才和高水平的创新团队。
现在组委会、专家组、裁判组已在思考和探讨下一届的课题了。这些竞赛项目肯定会越来越难，技术标准必定会越来越高。通过这种不断深化的问题驱动的方式，不断升级的创新大赛的形式，激励人们去挑战不可能，努力将最新的前沿技术转化为现实，开发出更高水平的智能化空中机器人。期望中国的无人飞行器事业以军民融合的方式携手共进，展开创新之翼，振翅腾飞，实现从追赶、并跑、超越到引领世界潮流的目标。

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