前不久,“智驭空天”第十一届中国研究生未来飞行器创新大赛总决赛,在珠海拉下帷幕。当主持人念出“冠军——南京航空航天大学‘烈风’团队”时,博士生张维源攥紧的拳头猛然松开,长舒一口气。他身旁的队友李佳俊、佟思奇、许天骥、陈其昌激动相拥,指导老师史志伟站在人群后,眼角泛红却难掩笑意。11月底的珠海海风正劲,而从南航吹向国赛的“烈风”,也最终掀起了巨浪!
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赛后,张维源的朋友圈已经更新:“念念不忘,必有回响!经历整整一年的呕心沥血,终得冠军!”配图里,有他台上领获奖证书的照片。
这条动态下,“百余小时吹风实验,4次改型,2次坠毁”的文字,道尽了这支由史志伟教授带领的硕博团队——3名博士、2名硕士的奋斗历程。
十二载接力攻坚,无舵飞翼终“破壁”
“最初听到‘无舵面飞翼’这个概念时,我觉得简直是天方夜谭。”回忆2019年刚加入课题组的场景,张维源仍记忆犹新。彼时的他还是大三学生,史志伟教授提出“用射流替代舵面”的想法,在航空领域尚属前沿探索。传统飞行器依赖机械舵面操控的模式已延续百年,取消所有外部活动部件,无异于要改写航空工程的基本逻辑。
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这个看似“异想天开”的方向,源于史志伟团队多年的行业观察。“飞翼布局的隐身优势很突出,但偏转的舵面会成为雷达反射的‘软肋’”,史志伟在实验室里常对学生说,“主动流动控制技术能产生可观气动力,或许能成为替代舵面的突破口。”但立项之初,最大的争议也随之而来:射流产生的操纵量,真的能撑起一架飞行器的稳定飞行吗?
争议声中,团队的研发之路格外坎坷。2025年夏末,首架验证机在邻省试验场的坠毁,成为所有人心中的“至暗时刻”。“飞行器在空中失控的十几秒,比一个小时还漫长。”辅助完成飞行实验的博士生陈其昌,至今不愿回忆当时的场景,“我们把碎片一片片捡回来,发现只是一个信号线接头松脱——最不起眼的细节,毁了两个多月的心血。”
那天傍晚,史志伟走进实验室,没有批评,只说了一句话:“航空航天是严谨的系统工程,咱们从每个螺丝重新来过。”在导师的鼓励下,张维源牵头重新梳理控制系统,李佳俊反复校验结构公差,佟思奇优化内部管路设计,许天骥升级仿真模型。那些日子,实验室的灯常常亮到清晨,鸟鸣声中,他们带着修改好的方案奔赴试验场,成为邻省机场的“常客”。
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这并非孤注一掷的冒险,而是12年技术积累的厚积薄发。从2014年环量控制替代副翼的初步尝试,到2019年“御风”飞行器的阶段性突破,数届硕博生接力研发,终于在2025年迎来转折。“当第二架验证机平稳起飞、盘旋、降落,全程没有依赖任何机械舵面时,我们在跑道上跳了起来。”张维源的声音里满是激动,“那一刻,所有的付出都值了。”
三大创新破局,“烈风”创新且务实
在南航航空学院的实验室里,“烈风”射流飞翼布局飞行器静静陈列:没有垂直尾翼,机身光滑如海豚,机翼边缘的微小喷口是其最独特的标识。“这架看似普通的飞行器,藏着三项颠覆行业的创新。”史志伟轻轻触碰机身,介绍起团队的核心突破。
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最引人注目的是,南航“烈风”在国际上首次实现无舵面无尾飞翼飞行器的完整飞行验证。“此前国际同类研究,要么依赖机械舵面起飞着陆,要么携带了垂直尾翼。”张维源解释道,“我们通过优化激励器设计,解决了俯仰-滚转耦合控制问题,让飞行器从起飞到着陆全程‘无舵飞行’。”这一突破彻底取消了外部活动部件,使飞行器的隐身性能和气动效率大幅提升,为未来无人机设计开辟了新路径。
自主研发的射流控制系统,是“烈风”的“心脏”。不同于国际上依赖发动机改装提供高压气的方案,团队采用纯电动辅助动力系统,不仅确保发动机工作效率,还大幅降低了适配成本。“硬件集成时,我们为了让系统轻量化,反复修改设计方案几十次;软件调试阶段,又攻克了控制量非线性的难题。”厚厚的调试记录本上面,密密麻麻写着参数变化和实验结果。
而“虚拟垂尾”创新算法,则被业内专家称为“最关键的临门一脚”。“无尾飞翼飞行器最大的难题是航向稳定性无从保障,在取消垂尾后飞行器无法依靠风标效应稳定机头指向。”史志伟用通俗的语言解释,“这个算法能让飞控系统自动调节射流,模拟出垂尾的作用效果,使它飞得稳稳当当。”
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决赛现场,南航“烈风”以详细的设计方案和完美的飞行演示,赢得认可。一位评委专家点评道:“你们的研究既敢创新,又接地气!”
高扬创新劲风,“烈风”启行业新程
“这个项目教会我的,不仅是技术,更是科研人的坚守。”张维源的朋友圈里,除了夺冠的喜悦,更多的是对团队和导师的感恩。在他看来,史志伟教授既是“领航员”,也是“后盾”。试验首机坠毁后,正是史老师提出“配备机械舵面应急备份”的建议,让后续实验数次化险为夷。“老师常说‘科研要胆大心细’,鼓励我们大胆试错,但绝不能犯低级错误。”
这种科研精神的传承,在团队中随处可见。硕士生许天骥刚加入时,连仿真模型都建不好,张维源手把手教他调试参数;李佳俊在加工零件遇到难题时,史老师带着他查阅文献,联系企业解决工艺问题。“史老师常召集不同方向的同学一起讨论,让我们在交流中成长。”佟思奇说,这种培养模式让大家受益匪浅。
“烈风”夺冠,既为团队成员迎来荣耀,也为学校增添了荣光。此次大赛中,南航共斩获3项一等奖、6项二等奖、10项三等奖,一等奖数量全国第二,而“烈风”团队的冠军更是锦上添花。“这既是学校航空领域科研实力的体现,更是对‘团结、俭朴、唯实、创新’校风的生动诠释。”南航科研处负责人表示。
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如今,“烈风”的技术成果已开始对接产业转化。“我们希望先将射流控制系统应用于低空飞行器,响应国家低空经济发展战略。”史志伟透露,团队下一步将在更大尺度、更宽速域的飞行器上开展研究。对于团队成员而言,这段经历让他们坚定了深耕航空领域的决心。“参与前沿重大技术突破,是难以言喻的荣光与自豪。”张维源说,他将持续专注于总体设计与飞行器控制技术研究。
南航“烈风”无舵面飞翼不仅验证了一项技术的可行性,更见证了一群青年科研人“敢为人先”的勇气。正如史志伟所说:“南航‘烈风’只是序章,未来会有更多年轻人大胆探索,让中国航空技术破茧成蝶。”而那穿越珠海赛场、来自南航的 “烈风”,有望成为推动行业变革的劲风,在航空史上留下浓墨重彩的一笔!
素材来源丨航空学院
出品丨晓南晓航工作室
作者丨周新华
值班编辑丨陈梦歆
一审丨黄琳涵
二审丨彭丽
三审丨王超
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