论文部分内容阅读
黄鸣阳是南京航空航天大学飞行器设计专业2015级硕士研究生，“创新”，是贯穿他的大学生活的关键词。
老鹰般的仿生飞行器最漂亮
2015年10月底，浙江安吉以一场掺杂着雨丝的大风迎接了规模盛大的“国际无人机大赛”。黄鸣阳和队友们携带自主研发的仿生无人机，与来自国内外高校、科研所、公司等102支队伍竞技比拼。
无疑，遇上那样的天气，对参加外场比赛的选手们来说“运气不太好”，许多排在前面的参赛队伍的无人机在风雨中直接摔了下来。但是，作为队长的黄鸣阳对操控飞行器的队友说：“我们的作品高度仿生自然界中的大型鸟类，你什么时候见过老鹰飞到一半掉下来的？我两年前就验证过飞行器失控滑翔着陆的能力，能够平稳降落不会伤人，这两年的不断完善进一步提高了它的可靠性。大家放开胆子来，不要受到外界干扰，挑战些高难度动作。”
在那天的赛场上，这架老鹰般的仿生飞行器在高空完成动作后，又在观众面前飞行了几个来回，近距离的接触直接把现场气氛点燃，有观众指着空中的“大鸟”和身旁的人说：“这个飞得最漂亮，这个第一！”观众的这句话让黄鸣阳印象深刻。
那一次，黄鸣阳团队的仿生无人机获得了创意赛一等奖。
追溯鸟类本源
其实，参加国际无人机大赛的飞行器在2013年就研制出来了，直到2015年参赛，期间的两年半，黄鸣阳和团队成员都在不断地优化与完善。
“追溯本源，飞机就是模拟自然界鸟类滑翔状态而诞生的嘛！”黄鸣阳介绍说，“最早的时候，人们希望像鸟一样扑动翅膀自由自在地飞翔，但技术上难以实现。人们只能退而求其次，模仿大型鸟类的滑翔，所以固定翼飞机发展了很多年。不过，像鸟一样扑动翅膀的仿生飞行器还有许多值得研究的地方。已有的仿生飞行器大多模仿麻雀等小鸟，高频率扑动翅膀才能飞行，航时较短。但大型鸟类，譬如老鹰、海鸥、信天翁，缓慢地扑动翅膀就能飞行，在空中还可以滑翔，有很高的飞行效率。这是因为其慢频率却复杂的扑动方式所导致的。”黄鸣阳讲述了他创意的灵感来源，根据这些，他开始着手设计、研制了那架后来在国际大赛上获奖的仿生无人机。
那时候，黄鸣阳大二。
在最初的研制过程中，因为指导教师、实验室及研发设备都在另一个校区，所以黄鸣阳不得不频繁地奔波往返于不同校区。“下课就过去，有时候直接就睡在实验室。”黄鸣阳轻描淡写地说。事实上，他常常在实验室一呆就是一整天乃至好几天，很多个大学生们用来消遣娱乐的周末和小长假，他都把自己塞进了实验室，身边的同学们则渐渐习惯了他的“周期性消失”。从绘制图纸、建模仿真，到制作样机、进行试验，实验室更多地见证了黄鸣阳的科研之路。
图纸缺失、程序报错、机器故障、飞行坠落……这些是黄鸣阳要无数次面对的挑战。有一次，他在实验室里独自熬了整个通宵，第二天早上试飞，结果飞行器在飞行过程中传动出了问题，电机被卡住，突然在空中烧起来了，接着飞行器就掉了下来。这样的情况发生过不只一次，黄鸣阳淡定地介绍，有时“飞行器在飞行过程中莫名其妙就翻了过去”，有时则“摔得比较惨”只能重新再来。经历了上千次的试飞，以及每次飞行坠落后的检查、记录和调整，他的仿生飞行器在2013年暑假终于“破壳”了。
黄鸣阳研制的翼展2.2m的仿生飞行器首飞后，吸引了众多校内外单位的目光。飞行器翅膀有“扑动-折弯-扭转”协同运动的特点，翅膀展长比较大，而且分为内外两段。向下扑翅时，翅膀完全张开展平，能够增加升力面积，翅膀整体低头扭转，向下扑动产生升力的同时能够产生向前的推力；向上抬翅时，翅膀在关节处折弯，减少面积以减小上扑阻力，翅膀整体上仰扭转，翼面压差形成的气动力也有向前的分量，从而上扑过程也有推力产生。这些创新与特色让这一飞行器变得很抢眼，在第四届国际仿生工程学术会议（ICBE2013）上，大鸟飞行引起了国际仿生学大师的关注。
长大后，只是玩具变了
在“低头族”横行的时代，黄鸣阳却不太热衷使用社交媒体。他不多的网络动态中，有很大一部分和他挚爱的飞行器有关。他的头像是在珠海航展中拍摄的新型电动起落架，他的朋友圈发布的大多是科技新闻、飞机模型。在几张黄鸣阳坐在飞机机舱中做试验的照片下，他写道：男人永远长不大，只是玩具变了。
黄鸣阳从小就喜欢折腾些新东西。“小时候就是对飞机、摩托车、汽车有着没有缘由的喜欢。”他说，“就是喜欢那种工业的厚重和创新的激情吧。”黄鸣阳喜欢动手制作小手工，带着一群朋友们组装模型、积木、玩偶。慢慢长大，他爱玩的越来越多，对创新的敏感也慢慢表现了出来。那时候，他曾把弹射弹头装上遥控飞机，却因飞不起来而着急；曾将电灯丝用院子里竹子上撕下的竹丝绑了五次，却在第五次通电后被炸了一头碎片；曾写过五十几页的宫格的排布方法，在小学生数学刊物发表，还因为经常在课堂上和数学老师讨论题目钻牛角尖而出名……中学时期，黄鸣阳在扎实学习的同时，积极参与各项竞赛，在数学竞赛中取得南京市第一名和江苏省一等奖。
如愿推免进入南京航空航天大学后，开始了在飞行器设计与工程专业的学习，黄鸣阳的“折腾”的方式也更加专业了，他开始专注于飞行器的创新。在大学的几年中，他和52位同学一共做了16项科研创新项目，研究对象包括民用飞机地面主动滑行、抓取功能无人机、运载器自适应起落架等，项目创新点涉及总体设计、结构优化、动力装置、起降安全等多个方面。
黄鸣阳不仅在航空领域“玩”，还将创新点拓展至更多科技领域。他和经管专业同学分析仿生飞行器在机场驱鸟中的运用，获得创业计划赛省级荣誉。他还设想过，如何把仿生飞行器运用到电网检修、庆典等民用领域。在他“玩”得兴致盎然的时候，有企业提出收购他的仿生飞行器，却被黄鸣阳直接拒绝了。
“企业收购确实可能很快被应用，但就看怎么用了，很多公司可能做成玩具直接获利。”黄鸣阳说，“我还是希望真正发挥作品的价值。能被国家所用，是我想要的。” 其实，黄鸣阳不仅“玩”飞行器，他什么都玩，而且似乎都玩的还不错。
虽然是一名工科生，但黄鸣阳喜欢在学习之余写些新闻报道。进入大学后，他尝试着将科研兴趣与新闻爱好相结合，写过不少科技新闻。“嫦娥三号”成功登陆月球进行探测，探月车“玉兔”上的超声电机是南航研发的并首次在航天工程领域运用。经过大量的走访和查找资料，黄鸣阳写下了《南京航大超声电机应用玉兔探月车》等新闻报道，将超声电机的奥秘和幕后工作者们的付出记录了下来，并连续获得了江苏教育新闻奖一等奖和二等奖。或许是在报社当过实习记者的缘故，在接受《大学生》的采访中，黄鸣阳暖心地照顾记者这个门外汉，和气地解释了不少航空方面的专有名词
大三那年的夏天，伴随南京持续高温，不少高校大学生情绪有很大的波动，向学校要求统一配备空调，一时间闹得沸沸扬扬。黄鸣阳则因地制宜地行动起来，通过查找资料，设计了一套室内降温系统：在宿舍的吊扇上装备纱布、皮管、吊瓶等，将水汽一次性挥发，再用风扇把水汽吹出来，由于水蒸发要吸热，由此为寝室加湿和降温。
“风扇由于扇叶和干燥空气相互摩擦而使扇叶带上了静电，会吸引室内飘浮的细小灰尘颗粒，这些落灰对风扇轴承有损耗，而且每年都要请人清理。如今润湿的水蒸气可以减少静电，并且自动清理扇叶，如果调制适量的花露水，会让寝室更加清凉。”黄鸣阳介绍了这一套风扇的另一个优势。
御风而行，抢占国际高地
2015年，黄鸣阳被保送至南航飞行器设计与工程专业研究生。如今，他依旧在“折腾”，在“玩”，在创新路上大步向前。
在航天领域，火箭回收技术有望大大降低每次航天发射的价格，但垂直着陆环节是事故多发阶段，着陆地表凹凸、侧风扰动、海上平台运动等因素可能导致有效载荷翻倒。于是，黄鸣阳提出了“空对地”调整姿态的着陆方式，以多旋翼无人机为试验平台，提出了“自适性调整起落架”的设计想法。“新方案根据着陆腿传回高度数值调整着陆腿，实现垂直起降飞行器在凹凸地表甚至坡地安全着陆，为保障有效载荷在复杂地面安全垂直着陆提供理论依据和实践意义。”作为大学生创新项目，它为重复回收运载器等软着陆相关研究项目提出新思路和新的解决方案。
如今，黄鸣阳研究的是“大型民用飞机绿色滑行技术”。过去，飞机在跑道上滑跑，需要发动机或者牵引车，非常耗费能源。黄鸣阳尝试设计可以主动旋转的机轮，论证“飞机绿色滑行技术”，以此来节约成本，并保障地勤工作人员的安全。
黄鸣阳说，或许这一技术未来不如“仿生飞行器”、“火箭回收”等创意成果所获得的荣誉更多，却是他最有成就感的。“在国外，主要是美国、德国、法国，已经有公司在致力于此，我们的努力就是要看能不能抢占国际高地吧。”黄鸣阳如是说。
理论上的充实、技术上的优化依然任重道远，他不断地把新技术和传统起落架做对比，在数学、物理模型上创新，也在起降技术设计上不断调整。“我们现在向世界五百强的企业学习，这些飞机供应商预计在2020年将该技术趋于成熟后投向市场，我希望在念书的过程中，可以在这项技术上做出自己的一些贡献。”
“科技作为爱好还是应该坚持，摸爬滚打前行之后能够收获自己的快乐。”黄鸣阳说。他的目标明确，未来将继续从事大飞机研究，努力在技术方面有更多的创新。
问：你在大学最大的收获是什么？
答：大学前只能买简易飞机玩具尝试飞行，大学后亲身实践设计飞机，领略了天空的美妙。
问：在大学哪个阶段，你对自己的规划有了一个清晰的认识？
答：大一下学期，神九成功返回，我在做新闻报道过程中寻访到了科研人员们，澎湃的自豪感坚定了我从事航空航天专业以及探索科技创新的决心。
问：在中国大学生年度人物评选中，你不仅在学校是佼佼者，还从全国优秀大学生中脱颖而出，你认为自己是如何胜出的？
答：将自己喜欢的事物（航空）作为信仰来坚持的话，能在创新的道路上事半功倍。
老鹰般的仿生飞行器最漂亮
2015年10月底，浙江安吉以一场掺杂着雨丝的大风迎接了规模盛大的“国际无人机大赛”。黄鸣阳和队友们携带自主研发的仿生无人机，与来自国内外高校、科研所、公司等102支队伍竞技比拼。
无疑，遇上那样的天气，对参加外场比赛的选手们来说“运气不太好”，许多排在前面的参赛队伍的无人机在风雨中直接摔了下来。但是，作为队长的黄鸣阳对操控飞行器的队友说：“我们的作品高度仿生自然界中的大型鸟类，你什么时候见过老鹰飞到一半掉下来的？我两年前就验证过飞行器失控滑翔着陆的能力，能够平稳降落不会伤人，这两年的不断完善进一步提高了它的可靠性。大家放开胆子来，不要受到外界干扰，挑战些高难度动作。”
在那天的赛场上，这架老鹰般的仿生飞行器在高空完成动作后，又在观众面前飞行了几个来回，近距离的接触直接把现场气氛点燃，有观众指着空中的“大鸟”和身旁的人说：“这个飞得最漂亮，这个第一！”观众的这句话让黄鸣阳印象深刻。
那一次，黄鸣阳团队的仿生无人机获得了创意赛一等奖。
追溯鸟类本源
其实，参加国际无人机大赛的飞行器在2013年就研制出来了，直到2015年参赛，期间的两年半，黄鸣阳和团队成员都在不断地优化与完善。
“追溯本源，飞机就是模拟自然界鸟类滑翔状态而诞生的嘛！”黄鸣阳介绍说，“最早的时候，人们希望像鸟一样扑动翅膀自由自在地飞翔，但技术上难以实现。人们只能退而求其次，模仿大型鸟类的滑翔，所以固定翼飞机发展了很多年。不过，像鸟一样扑动翅膀的仿生飞行器还有许多值得研究的地方。已有的仿生飞行器大多模仿麻雀等小鸟，高频率扑动翅膀才能飞行，航时较短。但大型鸟类，譬如老鹰、海鸥、信天翁，缓慢地扑动翅膀就能飞行，在空中还可以滑翔，有很高的飞行效率。这是因为其慢频率却复杂的扑动方式所导致的。”黄鸣阳讲述了他创意的灵感来源，根据这些，他开始着手设计、研制了那架后来在国际大赛上获奖的仿生无人机。
那时候，黄鸣阳大二。
在最初的研制过程中，因为指导教师、实验室及研发设备都在另一个校区，所以黄鸣阳不得不频繁地奔波往返于不同校区。“下课就过去，有时候直接就睡在实验室。”黄鸣阳轻描淡写地说。事实上，他常常在实验室一呆就是一整天乃至好几天，很多个大学生们用来消遣娱乐的周末和小长假，他都把自己塞进了实验室，身边的同学们则渐渐习惯了他的“周期性消失”。从绘制图纸、建模仿真，到制作样机、进行试验，实验室更多地见证了黄鸣阳的科研之路。
图纸缺失、程序报错、机器故障、飞行坠落……这些是黄鸣阳要无数次面对的挑战。有一次，他在实验室里独自熬了整个通宵，第二天早上试飞，结果飞行器在飞行过程中传动出了问题，电机被卡住，突然在空中烧起来了，接着飞行器就掉了下来。这样的情况发生过不只一次，黄鸣阳淡定地介绍，有时“飞行器在飞行过程中莫名其妙就翻了过去”，有时则“摔得比较惨”只能重新再来。经历了上千次的试飞，以及每次飞行坠落后的检查、记录和调整，他的仿生飞行器在2013年暑假终于“破壳”了。
黄鸣阳研制的翼展2.2m的仿生飞行器首飞后，吸引了众多校内外单位的目光。飞行器翅膀有“扑动-折弯-扭转”协同运动的特点，翅膀展长比较大，而且分为内外两段。向下扑翅时，翅膀完全张开展平，能够增加升力面积，翅膀整体低头扭转，向下扑动产生升力的同时能够产生向前的推力；向上抬翅时，翅膀在关节处折弯，减少面积以减小上扑阻力，翅膀整体上仰扭转，翼面压差形成的气动力也有向前的分量，从而上扑过程也有推力产生。这些创新与特色让这一飞行器变得很抢眼，在第四届国际仿生工程学术会议（ICBE2013）上，大鸟飞行引起了国际仿生学大师的关注。
长大后，只是玩具变了
在“低头族”横行的时代，黄鸣阳却不太热衷使用社交媒体。他不多的网络动态中，有很大一部分和他挚爱的飞行器有关。他的头像是在珠海航展中拍摄的新型电动起落架，他的朋友圈发布的大多是科技新闻、飞机模型。在几张黄鸣阳坐在飞机机舱中做试验的照片下，他写道：男人永远长不大，只是玩具变了。
黄鸣阳从小就喜欢折腾些新东西。“小时候就是对飞机、摩托车、汽车有着没有缘由的喜欢。”他说，“就是喜欢那种工业的厚重和创新的激情吧。”黄鸣阳喜欢动手制作小手工，带着一群朋友们组装模型、积木、玩偶。慢慢长大，他爱玩的越来越多，对创新的敏感也慢慢表现了出来。那时候，他曾把弹射弹头装上遥控飞机，却因飞不起来而着急；曾将电灯丝用院子里竹子上撕下的竹丝绑了五次，却在第五次通电后被炸了一头碎片；曾写过五十几页的宫格的排布方法，在小学生数学刊物发表，还因为经常在课堂上和数学老师讨论题目钻牛角尖而出名……中学时期，黄鸣阳在扎实学习的同时，积极参与各项竞赛，在数学竞赛中取得南京市第一名和江苏省一等奖。
如愿推免进入南京航空航天大学后，开始了在飞行器设计与工程专业的学习，黄鸣阳的“折腾”的方式也更加专业了，他开始专注于飞行器的创新。在大学的几年中，他和52位同学一共做了16项科研创新项目，研究对象包括民用飞机地面主动滑行、抓取功能无人机、运载器自适应起落架等，项目创新点涉及总体设计、结构优化、动力装置、起降安全等多个方面。
黄鸣阳不仅在航空领域“玩”，还将创新点拓展至更多科技领域。他和经管专业同学分析仿生飞行器在机场驱鸟中的运用，获得创业计划赛省级荣誉。他还设想过，如何把仿生飞行器运用到电网检修、庆典等民用领域。在他“玩”得兴致盎然的时候，有企业提出收购他的仿生飞行器，却被黄鸣阳直接拒绝了。
“企业收购确实可能很快被应用，但就看怎么用了，很多公司可能做成玩具直接获利。”黄鸣阳说，“我还是希望真正发挥作品的价值。能被国家所用，是我想要的。” 其实，黄鸣阳不仅“玩”飞行器，他什么都玩，而且似乎都玩的还不错。
虽然是一名工科生，但黄鸣阳喜欢在学习之余写些新闻报道。进入大学后，他尝试着将科研兴趣与新闻爱好相结合，写过不少科技新闻。“嫦娥三号”成功登陆月球进行探测，探月车“玉兔”上的超声电机是南航研发的并首次在航天工程领域运用。经过大量的走访和查找资料，黄鸣阳写下了《南京航大超声电机应用玉兔探月车》等新闻报道，将超声电机的奥秘和幕后工作者们的付出记录了下来，并连续获得了江苏教育新闻奖一等奖和二等奖。或许是在报社当过实习记者的缘故，在接受《大学生》的采访中，黄鸣阳暖心地照顾记者这个门外汉，和气地解释了不少航空方面的专有名词
大三那年的夏天，伴随南京持续高温，不少高校大学生情绪有很大的波动，向学校要求统一配备空调，一时间闹得沸沸扬扬。黄鸣阳则因地制宜地行动起来，通过查找资料，设计了一套室内降温系统：在宿舍的吊扇上装备纱布、皮管、吊瓶等，将水汽一次性挥发，再用风扇把水汽吹出来，由于水蒸发要吸热，由此为寝室加湿和降温。
“风扇由于扇叶和干燥空气相互摩擦而使扇叶带上了静电，会吸引室内飘浮的细小灰尘颗粒，这些落灰对风扇轴承有损耗，而且每年都要请人清理。如今润湿的水蒸气可以减少静电，并且自动清理扇叶，如果调制适量的花露水，会让寝室更加清凉。”黄鸣阳介绍了这一套风扇的另一个优势。
御风而行，抢占国际高地
2015年，黄鸣阳被保送至南航飞行器设计与工程专业研究生。如今，他依旧在“折腾”，在“玩”，在创新路上大步向前。
在航天领域，火箭回收技术有望大大降低每次航天发射的价格，但垂直着陆环节是事故多发阶段，着陆地表凹凸、侧风扰动、海上平台运动等因素可能导致有效载荷翻倒。于是，黄鸣阳提出了“空对地”调整姿态的着陆方式，以多旋翼无人机为试验平台，提出了“自适性调整起落架”的设计想法。“新方案根据着陆腿传回高度数值调整着陆腿，实现垂直起降飞行器在凹凸地表甚至坡地安全着陆，为保障有效载荷在复杂地面安全垂直着陆提供理论依据和实践意义。”作为大学生创新项目，它为重复回收运载器等软着陆相关研究项目提出新思路和新的解决方案。
如今，黄鸣阳研究的是“大型民用飞机绿色滑行技术”。过去，飞机在跑道上滑跑，需要发动机或者牵引车，非常耗费能源。黄鸣阳尝试设计可以主动旋转的机轮，论证“飞机绿色滑行技术”，以此来节约成本，并保障地勤工作人员的安全。
黄鸣阳说，或许这一技术未来不如“仿生飞行器”、“火箭回收”等创意成果所获得的荣誉更多，却是他最有成就感的。“在国外，主要是美国、德国、法国，已经有公司在致力于此，我们的努力就是要看能不能抢占国际高地吧。”黄鸣阳如是说。
理论上的充实、技术上的优化依然任重道远，他不断地把新技术和传统起落架做对比，在数学、物理模型上创新，也在起降技术设计上不断调整。“我们现在向世界五百强的企业学习，这些飞机供应商预计在2020年将该技术趋于成熟后投向市场，我希望在念书的过程中，可以在这项技术上做出自己的一些贡献。”
“科技作为爱好还是应该坚持，摸爬滚打前行之后能够收获自己的快乐。”黄鸣阳说。他的目标明确，未来将继续从事大飞机研究，努力在技术方面有更多的创新。
问：你在大学最大的收获是什么？
答：大学前只能买简易飞机玩具尝试飞行，大学后亲身实践设计飞机，领略了天空的美妙。
问：在大学哪个阶段，你对自己的规划有了一个清晰的认识？
答：大一下学期，神九成功返回，我在做新闻报道过程中寻访到了科研人员们，澎湃的自豪感坚定了我从事航空航天专业以及探索科技创新的决心。
问：在中国大学生年度人物评选中，你不仅在学校是佼佼者，还从全国优秀大学生中脱颖而出，你认为自己是如何胜出的？
答：将自己喜欢的事物（航空）作为信仰来坚持的话，能在创新的道路上事半功倍。