十年磨砺 一飞冲天 ——西工大“魅影”太阳能WiFi无人机团队的故事

时间:2019-05-20 09:11:24  来源:陕西日报

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十年磨砺 一飞冲天 ——西工大“魅影”太阳能WiFi无人机团队的故事

5月13日,在西工大航空学院实验室,周洲告诉记者,“‘魅影’是国内第一架实用型全翼式太阳能无人机,也是国内第一架薄膜电池型太阳能无人机,还是目前国内太阳能无人机持续飞行时间纪录保持者。”


4月13日14时,教育部长江学者、西北工业大学航空学院周洲教授的微信朋友圈发布了一条消息:“魅影”在第47届日内瓦国际发明展上获得金奖,并获得杰出创新特别大奖,是大陆参展高校获得这项特别大奖的两所高校之一。我们为西工大争光,我为“魅影”自豪!

记者曾经采访过周洲教授。直觉告诉记者:能让沉稳、低调的周教授“高调”地晒起朋友圈,这个奖不“简单”!

日内瓦国际发明展是世界上举办历史最长、规模最大的发明展之一,创办于1973年,由世界知识产权组织、瑞士联邦政府及日内瓦州政府、日内瓦市政府联合举办。这一次发明展有来自40个国家和地区的大学、科研机构、公司及行业协会的800余项成果参展。在向专业人士求教后,记者到周洲教授的朋友圈手动点赞,并与她预约了采访时间。

“从2009年开始研发‘魅影’太阳能WiFi无人机,到今年整整10年了,算是十年磨一剑吧。”5月13日,在西工大航空学院实验室,周洲告诉记者,“‘魅影’是国内第一架实用型全翼式太阳能无人机,也是国内第一架薄膜电池型太阳能无人机,还是目前国内太阳能无人机持续飞行时间纪录保持者。”

“魅影”在飞翔 

“这次参展的‘魅影’无人机有效任务载荷1至5千克,最大续航时间能达到24小时,WiFi信号覆盖范围能达到300平方公里。”周洲告诉记者。

“魅影”无人机以太阳能为驱动能源,与WiFi技术相结合,构建空中基站,通过单机或者多机基站进行区域覆盖,形成灵活的移动互联网空中通信平台,具有留空时间超长、通信覆盖范围广、综合使用成本低、环境适应性好、飞行噪声极低等优势,达到了国内领先、世界一流水平。

本届日内瓦国际发明展上,清华大学、北京大学、浙江大学、中国科学技术大学等多所中国高校派出了创新团队参加。国际评审团由82名专家组成。在了解了“魅影”无人机的创新点、应用情况、未来服务对象等情况后,评委们很感兴趣,将原本5分钟的评审时间延长到了18分钟。最终,“魅影”在获得金奖的基础上又斩获杰出创新特别大奖。

发明展的公众开放日上,许多学校组织学生来参观。“孩子们对我们的发明很感兴趣,问了许多问题。我们把队徽当作纪念品送给他们,带来的100多个队徽供不应求。”周洲说,“希望他们记住西工大,若干年后他们之中能有人来到我们团队,推动技术发展,取得服务于全球的科技成果。”

除了孩子们,来参加发明展的高校、科研机构、企业对“魅影”表现出了更加浓厚的兴趣。沙特、泰国、中非三国的参展高校和企业与“魅影”团队达成了初步合作意向。

“泰国的宋卡王子大学希望与我们合作,利用无人机平台进行船舶识别,加强海域和港口管理。”周洲说,“我们很乐意与‘一带一路’沿线国家和地区加强合作,因为我们的产品通信覆盖范围广、环境适应性好,非常适合在‘一带一路’上推广使用。”

十年磨一剑 

从2009年开始立项,周洲和她的团队用了整整十年时间研发“魅影”太阳能WiFi无人机。为什么要花十年时间来干这一件事呢?

“我做其他产品研发的时候曾经多次在汶川进行外场实验,那里的老百姓很淳朴。2008年汶川地震时,看到灾区通信设施损坏严重、通信困难,我很揪心。”周洲告诉记者,“特殊情况下地面的通信基站损坏了,我就想可以利用无人机搭建空中通信基站,为地面提供WiFi信号,保障正常通信。”

就这样,周洲组建了“魅影”太阳能WiFi无人机研发团队,开始了十年研发之路。

太阳能无人机不同于其他无人机,它需要依靠微弱的太阳能作为能源来驱动飞行,没有成熟的理论和方法可依,因此需要不断在实验室进行计算、设计,然后在外场进行严苛实验发现问题,再回实验室改进,然后再出去实验。周洲和她的团队不断进行实验、攻关。2015年,搭载国产太阳能储能电池的无人机终于飞上了蓝天,此后,其各种应用性能逐步提升。

周洲告诉记者,“魅影”使用太阳能作为动力,太阳辐射照度成为决定其续航能力的主要因素,因此在秋、冬低照度下实现持久飞行至关重要。同时,因为需要空中通信基站的大多是条件艰苦的偏远地区,为了模拟实际应用场景,十年来“魅影”团队每年都有一半时间在野外进行飞行实验。“我们去的地方都是高原、沙漠、无人区,就是为了检验无人机在极端条件下的适应性、可用性。”周洲说。

现在,“魅影”太阳能WiFi无人机已经成了国内纪录的保持者:第一架实用型全翼式太阳能无人机,采用全翼式布局,省去了机身和机尾,减少了阻力,耗能更少;第一架薄膜电池型太阳能无人机,CIGS薄膜覆盖机翼表面,柔性佳、铺设效率高、储能效果好;拥有最长续航时间的实用性太阳能无人机,春秋两季能飞19小时,冬天能飞10.5小时,夏天能飞24小时。

“‘魅影’实现了四季长航时飞行。除了通信功能外,装配其他功能模块后,它还能用于森林防火、生态保护、环境监测、智慧农业、船舶识别、应急管理等领域。”周洲说。“魅影”太阳能WiFi无人机已经在可可西里、羌塘、三江源三大国家级自然保护区投入应用,在生态监测和保护上发挥着巨大作用。

战斗中成长 

自2016年以来,“魅影”太阳能WiFi无人机团队进入了收获期。2016年,团队获得了第十八届中国科协年会全国科技工作者创新创业大赛金奖,随后又先后获得了第三届中国“互联网+”大学生创新创业大赛金奖和第二十届中国国际工业博览会银奖。

“目前,我们计划依托西北工业大学太仓长三角研究院在江苏建立清洁能源民用无人机实验室,把‘魅影’太阳能WiFi无人机推向市场,实现产业化。”周洲说。今年初,西北工业大学太仓长三角研究院与太仓高新区签署了共建航空产业园战略合作协议,这为周洲团队的科研成果转化提供了机会。

作为大学科研团队,在做好科研工作和成果转化的同时,周洲和她的团队对“引人、育人、带人”更为重视。现在,“魅影”团队有10余位老师,50余位硕士生、博士生及本科生。团队成员主要来自航空学院,还有来自无人机特种技术国家级实验室、电子信息学院、自动化学院、动力能源学院等相关专业的老师和学生。

“我们团队有个口号,叫‘战斗中成长’。我希望大家头顶着天,脚踏着地,放眼世界科学前沿,踏实做好科研创新,敢于让实验室的技术去市场接受挑战和磨炼。”周洲说。十年来,“魅影”团队走出的一批技术创新人才,在中航工业、航天科工、航天科技等单位都成为了技术骨干。

“每次我们去西藏、新疆、甘肃等艰苦偏远地区开展外场实验,都会专门抽出时间给围观的孩子们进行讲解。我们希望在孩子们的心中种下科学的种子,让他们将来投身国家的航空、航天、航海事业。”周洲如是说。(记者 霍强 )

编辑:丁婉


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