第五届大学生科技创新作品与专利成果展示推介会——刘一博
主持人：各位千龙网的网友大家好，这里是千龙访谈。大学生科技创新成果展示推介会，不仅仅是一座桥梁，不仅仅是一个展示会，更是搭建学生与市场，包括企业与技术之间的梦想桥梁。今年迎来了第五届，在这届选拔过程中，通过层层选拔，最终选出11个科技金奖。今天非常高兴请来了一位来自北京航空航天大学的刘一博来到节目现场，跟大家分享他的科技成果。欢迎你。
刘一博：主持人，各位网友大家好！
主持人：今天刘一博带到现场的科技成果光听名字就非常厉害，叫做新概念共轴倾转旋翼机。这个名字就有必要向大家介绍一下。
刘一博：首先新概念指的是这类飞行器，首先填补国内的空白，国内目前还没有这样具有垂直起降功能，并且没有这种结构的飞行器，中国目前还没有真正投入实际应用的倾转旋翼飞行器。
主持人：目前市场上大部分是什么样的飞行器？
刘一博：市场上有的图片中展示的常规工业无人机。他们使用的起降方式就是弹射起飞与伞降回收，顾名思义，弹射起飞就是要依靠弹射装置将飞机弹射出去，进入起飞阶段。但是有很多弊端，弹射装置非常笨重，重量一般会在十几公斤。
主持人：这是起飞过程中的一张照片，前面铺设的是什么，是一个轨道吗？
刘一博：是弹射的滑轨。另外一点，虽然笨重不便于携带，但造价还非常昂贵，图片中展示的造价会达到三万到四万。但实际来说，弹射装置除了飞行器起飞过程要用，对于飞机作业来说，其实是一个没有必要的东西，但是要占到三到四万的生产成本。
主持人：那也就是说起飞的过程中地理位置是受限的，必须在架子和轨道上做起飞的动作，台子成本也是非常高的。咱们起飞的模式是什么？
刘一博：我们的机器顾名思义倾转旋翼，首先是直升机，直升机最重要的特点可以垂直起降。
主持人：不需要借助其他的设备、机器、轨道。
刘一博：自身的动力装置可以支持它垂直起降的状态。国际上现在投入真正应用的垂直起降飞行器实际上也只有美国鱼鹰V2飞行器，大部分都处于实验阶段，或者概念状态。
主持人：市面上比较普遍应用的无人机，起飞方式特别麻烦，降落是伞降回收，这个介绍一下。
刘一博：飞行器自身设计的结构中会增加一个伞仓，飞行器准备着陆之后，伞仓盖打开，受飞的作用撑开，飞机靠降落伞的支撑作用落地的过程。
主持人：落地的地点是随机的，不可控的？
刘一博：对。因为降落伞，现在国内工业无人机抗风能力达到五到六级，比较优秀的能达到六级。但是一旦进入降落伞状态，抗风能力可能连两级都不到，因为降落伞受风的影响太大了。另外，风场的干扰，飞行器没法进入雀降的过程。什么叫雀降？麻雀停在电线赶上，俯冲、拉起、减速、软着陆的过程。但是伞降回收就是接地速度，接近五米每秒左右的速度。
主持人：完全没有办法达到软着陆的状况。
刘一博：是，也正是因为这种着陆方式，飞机每次执行完任务都会收到冲击的损害，注定疲劳寿命不会超过几百次。因为飞机上很多零件，在承受240的坠落之后就损害了。
主持人：当初是什么样的初衷让你有这个想法来设计这款机器？
刘一博：从我大一开始比较爱看国际上最新的科技成果发展情况，当时我关注到美国和德国有这种投入应用的倾转旋翼机，当时比较感兴趣。从大二开始，我跟从北航飞行力学实验室有合作关系的工厂，我进入到其中去实习，在生产方面，了解到我们国家现在使用的这些作业方式，真正接触到生产问题。当时工厂的老板就跟我说，可不可能做具有垂直起降功能的东西来替代现在在做的这些产品，作为一个替代产品。于是从大二开始，我就投入这方面的研究。当然在我研究过程中，我自己的研发队伍也是不断地壮大，后来也非常幸运地收到一份高年级研究生学长的帮助，共同完成倾转控制的研发设计工作，最后完成了这个作品。
主持人：说到在设计过程中，你的这个团队不断壮大，现在你们团队大概有多少人？
刘一博：我们团队现在有11名同学。
主持人：都是本学校的吗？
刘一博：是被学校的，但是专业不同，有计算机工程的，有电子工程的，还有飞行器设计的，飞行器下属也很多专业。我个人是飞行器结构专业。
主持人：你在团队当中担任什么样的角色？
刘一博：我个人从始至终都是团队带头人的角色。
主持人：在设计包括平时交流、探讨过程中，有没有一件事情让你感受或者起义最深刻的一件？
刘一博：有的。我印象最深刻的一件事发生在即将结束的2016年农历新年初九的时候，当时我虽然在家过年，但是飞行器倾转控制还有很多难题没有攻克，我过年也没有过安稳，一直在琢磨这件事情。我跟家里说我能不能早点回来，最后家里人同意我初九返回学校。当时回到学校，整个宿舍楼就我一个人，当时想要解决的是空速计测不准的问题。我当时很差异，为什么放在那里，有两到三米的读数，就不明白，从早上到晚上也没有结果。这个时候我突然想到可以用互联网向这款开元飞控美国总工程师，在世界飞行器和飞控领域非常有名的一位工程师或者科学家，当时抱着试一试的心态给他发了邮件。也是功夫不负有心人，午夜12点发的邮件，过了一个小时之后，时差关系，一个小时之后起床了，然后给我回复了，解释了硬件相关原理，告诉我这是差分处理的信号，告诉我如何使用，包括其他控制参数怎么设置，这些都非常详细耐心给我们解答。那一刻我真的感觉到非常荣幸，非常幸运，也非常开心。一方面受到国际上一个非常著名的工程师的指导，另一方面，我觉得那个时刻，整个楼只有我一个人，很安静，我又钻研这个问题，那一刻我也感受到独处与钻研的乐趣。这是我印象中最深的。
主持人：最后的成果也基本上已经成型了，你请教的大师知道这个事吗？
刘一博：后来也再有和他联系，他对我们能做成这个样子也觉得很不错，觉得中国的学生很厉害，当然这也是我们整体合作的成果。
主持人：说了那么多还是回归到产品来。介绍一下你的旋翼机。
刘一博：就像开篇所说名字是新概念共轴倾转旋翼机。共轴什么意思？两个螺旋桨分布在同一个动力轴上，旋向是相反的，这个产生有一个什么好处？螺旋桨在自转的时候，任何一个物体自转的时候，会对不远的部分产生动反力矩，这是自然现象，对于鱼鹰来说，对于有转动机构的飞行器来说，动反力矩都会造成损害，是不可避免的事情。因为大家并不希望结构承担不必要的冲击载荷，但是它是不可避免产生的。我们知道共轴从根本上解决这个问题，因为我两个旋向相反，产生的动反力矩也相反，可以说是结构设计非常巧妙，而且有优越性的设计。所以这就是共轴的含义。
倾转旋翼，和真正的世界上大型倾转旋翼运输机是一样的，作业的过程首先垂直起飞，根据我们所编写的控制率进入一个转换过渡的过程，这个转换过渡的控制率是我们产品技术核心所在。在我们编写控制的支持下进入平飞过程。平非状态下靠机翼两侧进行控制，这个过程飞机进入平飞过程，机翼的特殊形状，会产生很大的声力作用，这个时候要求发动机的推力就会很小。通过我们初带原形机的试飞，在垂直起飞阶段，像直升机一样，功率达到1200瓦，进入平飞以后，耗电功率只有50瓦，所以它的航时、航程还有航速是一个质的突破，这也就是我们这个飞行器比起常规的飞行器有质的提升的地方，航程航速，动力效率是他们绝对不能比的。究竟比他们强多少，是24倍。由平飞向降落转化的过程也要依靠过渡控制率，进入到雀降的阶段，才能完成软着陆。这个软着陆最大的好处，降落高度可控，什么叫高度可控？我这个飞机，飞机摆在这里，占地面积3平方米，到时候降落地点摆三平方米的桌子或者摆三平方米的布可以准确落上去。这意味着什么，除了复杂地形作业以外，我们的船舰这类场合都可以使用，因为我可以高度可控，小的巡逻艇可以载一架飞机出去完成任务，具有船舰载机发展潜力的设计。
主持人：起降的过程，一开始把这个数据写进去，还是在飞机过程中人为用遥控控制它？
刘一博：起降还有转换整套过程，我们使用开源飞控，全套过程可以交由地面站结合GPS信号还有飞控完成全自动化的作业过程。比如说它是可以脱离摇控器的产品，因为它自身的控本身就是微型计算机，可以储存我想要的所有动作库，我执行到哪一步，比如现在要转换了，是多旋翼，需要哪些控制率算法，微型计算机就可以提供支持，切换到这一模式。我通过上面搭载的硬件，完成姿态解算，完成控制。
主持人：谈到设计机器的初衷的时候，像德国有垂直起降小型的机器，咱们机器有多大？
刘一博：之所以这个飞行器受到泷泽梅尔（音译）先生的赞赏，应该说世界上所有做小型倾转旋翼机的，虽然叫小型，相对真飞机是叫小型。真飞机很少有五米的，我们一展达到两米四，受到国外设计师的赞赏，包括德国、美国，也包括中国，是倾转旋翼机里最大的，一粘已经达到两米四，机长一点六米。
主持人：多重？
刘一博：改进版达到7公斤，但是载重能力在3公斤左右。具体还在之后完成生产定型过程后，有一个更精确的数字提供出来。
主持人：说了那么多，我们来看看这台旋翼机，我们现场来看一看。
刘一博：顾名思义是共轴倾转旋翼，它的上下有两个旋叶相反的螺旋桨，分布位总共有三个动力轴，六个螺旋桨，双前发可以倾转。垂直起飞阶段六个螺旋桨都同时工作，但进入平飞过程，只由前发来完成动力，负责这个职责。现在我就给大家展示一下倾转过渡的控制过程。
主持人：看完了这台机器之后，像放三平米的桌子就可以直接在上面降落。这台机器最后发展的方向，我们可以把它用到哪些实际应用中去？
刘一博：正如我所提到的，做这个东西的初衷，是对所有国内工业无人机投入应用的替代。它可以干什么，首先我们就可以干什么。现在国内工业无人机主要应用几个领域，电力巡线，电力部门时刻对国家电线网络进行巡查，仅这一个领域，我通过投资方面的投资经理介绍说，这一领域去年一年投标资质达到两亿元人民币，市场是非常广阔的。还有河道巡线，河道部门时刻对河道的船舶流量、污染情况、流域垃圾，甚至各种遗留物品的打捞都要用到河道巡线。比如排查有没有什么工厂向水域里排污，那么长的河道，不可能人工排查，那成本就高了。飞机一天可以把比如几百公里的河道飞一圈，每天都飞一圈，用电的也很节能环保。还有森林防火、高速公路定损。这两者比较类似的一点，作业范围非常广阔，起降环境比较复杂，因为森林那个地方，比如伞降回收的方式没有办法降到森林里，还有高速公路定损，比如说春节期间堵车，结果发生车祸，还需要事故责任认定，堵车怎么办？这个时候总不能靠降落伞落下来的飞机去靠一靠，多旋翼又不能飞那么远，这项技术其实是空白。我们这个飞行器，比如设立一个基站，垂直起飞，然后飞过来，再软着陆，完成第一时间采样和记录工作。最后是刚才提到的船舰方面，无论对于军用或是民用非常有价值和潜力的应用场景，就是船舰载机方面。
主持人：森林、船舰还有电力系统、高速公路定损等等，应用方面还是非常广泛的。在接下来产品整个投入，包括到生产以后的规划有大概的方向吗？
刘一博：目前我们产品正处于生产定型的阶段，设计定型、研制试飞等等，这个过程已经过去了。现在联系了玻璃钢厂家、模具开发的厂家，我们再完成生产线的定型。每个生产的细节、工艺，需要投入多少人工，成本怎么样，我们需要有具体的数值出来。这就是目前的状态，向工业化产品迭代的状态。未来发展规划，说实话我们现在只是一个专注科研的科研团队，包括我们团员也都是普通的大学生，在市场方面还有很多不懂的地方，包括跟投资人一聊，就是你准备几轮，每轮多少钱，我们都不知道该怎么去谈。但是我们还是跟许多投资人接触了，大家对高新技术，还有很有潜力的飞行器项目非常感兴趣，只是可能处于做生意的角度，大家都希望这个东西尽早出现可视的收益。但是我们的态度，作为飞行器设计者，在天上飞的东西又那么沉，那么重，速度那么快，如果有安全隐患，或者有什么技术故障是非常危险的，所以我们的态度非常谨慎。我们希望能遇到对航空真正感兴趣，而且也比较有耐心，不是太急功近利的投资人能陪我们从产品定型到最后推广，甚至将来继续发展等等，一路陪伴我们走下去，遇到这样的投资人，我们也在寻找的过程中。
主持人：我有一点点能理解你的心态，从一个想法，从最初的诞生，然后到拉帮结伙，集结志同道合的团队的队员一起来设计，设计来思维碰撞，最后到有一个成型的成果，最终推向市场，就像一个创业的过程，我觉得非常类似。在最后，又能遇到懂你们团队，陪伴你们这个产品慢慢成熟，看着日益完善，最终应用到实际的操作中来，其实我觉得这是一个很难得的经历，也是一笔宝贵的财富。也希望你开始说到的，希望这个产品越来越成熟，能够更好地解决不管是军用、民用，实实在在存在的一些问题。今天的分享到这儿就结束了，也再一次感谢刘一博来到这里做客。以上就是访谈的全部内容，再会。
