朱劍鋒在查看低空飛行器的動力情況。照片由受訪者提供
周谷越在檢查無人機(jī)傳感器。照片由受訪者提供
趙龍飛所在團(tuán)隊的成員在野外試飛撲翼式無人機(jī)。照片由受訪者提供
這群正在擘畫“汽車飛滿天”圖景的理工人，絕非空想家。
在他們的努力下，曾被人們視為“黑科技”的無人機(jī)，早已融入日常生活，如同家用電器一般平常。
今天，當(dāng)人們驚嘆于無人機(jī)在巡檢、消防、遙感測繪等領(lǐng)域大展身手，在物流、低空文旅等更多場景中揮灑能量時，它們的創(chuàng)造者——低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的科技工作者，已把更多關(guān)注的目光投向eVTOL（電動垂直起降航空器）及更多低空飛行器。
“只要有充足的資源和時間，想造什么造不出來？”采訪時，廈門大學(xué)航空航天學(xué)院動力工程系副教授朱劍鋒的豪情壯志讓記者動容。他們敢想、敢做、敢試錯，努力把人們想象得出的科技產(chǎn)品造出來，又努力讓這些產(chǎn)品“飛得好、用得廣、買得起”。
“低空經(jīng)濟(jì)”對不少人來說還是個新鮮詞，但低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的青年科技工作者們已耕耘多時，蓄勢待發(fā)。這群擁有“理工思維”的青年人，也有詩一般的座右銘——“讓人類的創(chuàng)造無限接近想象力的邊界”。
仰起頭看到了更廣闊的世界
從氫能汽車領(lǐng)域研究轉(zhuǎn)到電動飛行汽車領(lǐng)域研究，浙大城市學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院智能工程系主任張新豐一直習(xí)慣于“走出舒適圈”。行業(yè)前沿的事物讓他充滿好奇，他相信未知的地方、新鮮的事物總是藏著更多希望。
2021年3月，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》發(fā)布，“建設(shè)現(xiàn)代化綜合交通運(yùn)輸體系”的要求得以進(jìn)一步明確。“道路上車水馬龍，大家司空見慣。若要有些不同，那就只能讓汽車飛起來了。”對專業(yè)發(fā)展有著敏銳嗅覺的張新豐，決定把研究對象“從地上轉(zhuǎn)到天上去看看”，開始了電動飛行汽車的研究。
“像是井底的青蛙跳上了井邊。”張新豐說，“把頭仰起來后，看到了更廣闊的世界。”他在科研路上，看到了低空飛行器更多的應(yīng)用場景，有國土安全的保護(hù)，有文旅開發(fā)，有水資源監(jiān)測……多山、多河、多群島的浙江自然環(huán)境，給他帶來很多靈感。那些架橋鋪路無法連接、汽車輪船難以到達(dá)的地方，他相信能用電動飛行汽車抵達(dá)。
北京航空航天大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究院副研究員趙龍飛則在“舉目遠(yuǎn)望”時，望向了廣袤農(nóng)村。
“一座山與一座山相隔幾百米遠(yuǎn)，可汽車得走幾個小時。”在各地調(diào)研時，他和團(tuán)隊切身體會到一些山區(qū)的交通不便。“如果飛行器能普及到這里，物流效率得高多少倍？”團(tuán)隊相信，無人機(jī)技術(shù)發(fā)展會對廣大鄉(xiāng)村帶來深刻的變化，能讓邊遠(yuǎn)的地區(qū)通過空中網(wǎng)絡(luò)和大城市緊密結(jié)合。
趙龍飛目前正在研發(fā)的是一種新型的垂直起降飛行器，載重能力在百公斤級。他認(rèn)為在未來，這些不需要跑道、可以在非鋪裝地形起飛的飛行器，也許會成為一種消費(fèi)級通航產(chǎn)品。
“這類飛行器能在沿海地區(qū)與中西部地區(qū)、城市和鄉(xiāng)村之間，彌補(bǔ)公路鐵路網(wǎng)絡(luò)的局限性，讓運(yùn)輸效率變得更高。”他課題研究的思路很樸素——“就是那句耳熟能詳?shù)摹敫唬刃蘼贰薄Ｖ徊贿^，他所說的“路”，是空中的路。它建成后，鋪設(shè)于城鄉(xiāng)之間的二維交通網(wǎng)絡(luò)，將拓展至三維。
為將來的使用者著想，越細(xì)致越好
2019年，朱劍鋒所在的團(tuán)隊研發(fā)出“翔安一號”自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，這款飛行器在無人駕駛、軟件和組件設(shè)計等方面均取得突破。但他們不滿足。“如果造出來的東西人們用不起，又有什么意義呢？”朱劍鋒和團(tuán)隊關(guān)心成本問題。
記者了解到，當(dāng)前，一款普通的汽車發(fā)動機(jī)的成本在2萬元左右，對應(yīng)功率等級的航空發(fā)動機(jī)則要30萬元左右，差距巨大。
“關(guān)鍵在于，只有成本可控，飛行汽車才有機(jī)會進(jìn)入流水線、進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，才有可能成為新交通方式。”朱劍鋒說，從此，團(tuán)隊開始在降低成本與保證功能之間尋找平衡點(diǎn)。
朱劍鋒和團(tuán)隊想了很多辦法。他們論證了使用汽車發(fā)動機(jī)替代航空發(fā)動機(jī)的可行性，在此基礎(chǔ)上解決了一系列問題。“兩種發(fā)動機(jī)的工作原理是相似的，只不過航空發(fā)動機(jī)能為飛行提供更多、更穩(wěn)定的動力。”朱劍鋒介紹，飛行器的運(yùn)動姿態(tài)更復(fù)雜，這就對動力系統(tǒng)提出更高的要求，他們?yōu)榇嗽诒Ｕ习l(fā)動機(jī)的潤滑能力等各方面深入研究。
經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)，朱劍鋒和團(tuán)隊的發(fā)動機(jī)替代方案已經(jīng)成熟。如今他們正進(jìn)行不同級別和類型的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證這套方案的可靠性。
這些熱衷挑戰(zhàn)想象力、研究“飛起來”事物的科研人，做事很謹(jǐn)慎。
對他們來說，時間、技術(shù)、成本，都是需要考慮的因素，一套實(shí)驗(yàn)方案，一定會經(jīng)過反復(fù)的打磨和論證，才會投入實(shí)驗(yàn)。所以一向果斷利落的張新豐常常“遲遲下不了決心”。沒有把握的時候，他情愿回到文獻(xiàn)中去，到同行的研究中找辦法，在思考他人的困難時為自己的研究謀劃。他知道，慢一點(diǎn)，是為了走得更穩(wěn)，“總不能把這些隱患留給未來要使用飛行汽車的人”。
“汽車也許可以拋錨，飛行汽車絕對不行。”張新豐回憶，有一次做實(shí)驗(yàn)，因?yàn)殡姵貑栴}，飛行器的槳葉失控，撞翻在樓板上。人沒有出現(xiàn)安全問題，但樓板被撞破的痕跡似乎烙在了他的心里。它時時提醒著張新豐，研究不可只追求速度，要更多為將來使用它的人著想，越細(xì)致越好。
朝著目標(biāo)飛，也要“沿途下蛋”
飛行器實(shí)現(xiàn)飛行運(yùn)動，依賴的基本技術(shù)是相通的，研究人員不斷升級技術(shù)，目的是讓飛行器的運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動復(fù)雜程度越來越高。除此之外，面對不同的場景和需求，設(shè)計者們需要對飛行器做出相應(yīng)的調(diào)整，讓飛行器適應(yīng)不同的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)更多功能。
趙龍飛一直研究的撲翼飛行器，模仿的是自然界的鳥類。這種撲翼飛行器隱蔽性強(qiáng)，能融入自然環(huán)境。“它一定能運(yùn)用到更多的場景。”趙龍飛對自己的設(shè)計充滿信心。他介紹，撲翼式飛行器可以進(jìn)行自然保護(hù)區(qū)的環(huán)境監(jiān)視、動物拍攝與計數(shù)等工作；可以偽裝成猛禽，在機(jī)場使用有很好的驅(qū)鳥效果。
“未來，撲翼式飛行器也許會在臨近空間、火星等大氣稀薄的場景中，擁有一席之地！”趙龍飛擁有遠(yuǎn)大的目標(biāo)。
低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的一些青年科技工作者把自己比作“飛翔的鳥”，又把研究時的階段性成果和意外發(fā)現(xiàn)比作“沿途下蛋”。
朱劍鋒和團(tuán)隊常常因“沿途下蛋”而振奮。“看到飛行器上的旋翼，乘客會不會有不安全感？”團(tuán)隊為旋翼飛行器加裝特別設(shè)計的包裹罩、提高飛行器“顏值”時，得到更多收獲——不僅減少了噪音，還降低了旋翼故障引起的葉片掉落帶來的安全風(fēng)險。
“進(jìn)一寸有進(jìn)一寸的歡喜。”朱劍鋒說，有了一個個技術(shù)突破帶來的積累，才可能會出現(xiàn)跨越式的質(zhì)變。一項(xiàng)新技術(shù)從提出設(shè)想到落地，再到論證能被推廣，會經(jīng)歷無數(shù)道關(guān)卡和無數(shù)次失敗。
“做幾百個方案、經(jīng)歷幾百次失敗之后，才可能得出一個可行的結(jié)論。這是我們做科研的常態(tài)。”朱劍鋒說，但再小的成果，也意味著大家又朝著“那個滿是飛行汽車的未來世界”邁進(jìn)了一步。
他們深知飛向未來的路充滿未知和艱辛，沒有捷徑。他們在“起飛”前就知道：在這個人們帶著迫切愿望探索低空飛行相關(guān)知識、投入精力研發(fā)低空飛行設(shè)備的時代，他們身處最前沿。
（記者 彭景暉 劉習(xí) 通訊員 劉昱琛）