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【媒体报道】珠海羽人试验上千次 为无人机“减负”

太鹤山在调试谷上飞系列无人机。 南方日报记者 王荣 摄

身着大马褂、脚踏懒汉鞋,一张嘴便是大碴子味东北话的太鹤山,很难将他与一个总工程师的身份联系在一起。但了解他的人都知道,太鹤山能够研发出业内领先的无人机绝非偶然。

今年45岁的太鹤山曾是辽宁省航模队的主力成员,从16岁进省队到43岁退役,在近30年的运动员生涯中,他曾为辽宁省乃至国家赢得诸多荣誉。2013年,太鹤山退役后,来到珠海羽人飞行器有限公司(下称“羽人公司”)工作,凭借娴熟的飞机操控经验和坚韧不拔的毅力,他在两年时间里完成了对谷上飞系列无人机的设计研发。

在同事刘家广的帮助下,谷上飞系列无人机又经历了从搭载器皿建模到“三重门”测试的洗礼,最终被国际通用航空协会认定为全球重量最轻、搭载重量最大的农用无人机,站在行业前沿。

作为国内较早从事研发、生产、推广农用无人飞行器的企业,珠海羽人在短短几年时间内发展成为中国农用无人机的研发制造与应用服务业的优秀企业,目前其农用无人机客户已经遍布全国各省市,去年销售额突破5000万元,并入选首批广东省机器人骨干企业名单。

千次试验才解决材质难题

在羽人集团的展厅里,太鹤山看着一台台不同型号的谷上飞系列无人机感慨不已。“研发过程的几乎每个环节都遭遇到了不曾遇到的难题,在攻克难题的过程中,我们都笑称自己是‘开荒牛’。”太鹤山说,全世界首台十字搭接飞行平台农用无人机的成功研发,源于团队要将产品做到极致的理念。

俗话说,身轻才可如燕。在人类实现飞翔的梦想中,重量一直是需要克服的难题。

此前,不少无人机的制造都是“四桨平台”式,在研发之初,太鹤山就提出了将无人机飞行平台从“四桨平台简化为十字搭接”的制作方法。表面上看十字搭接技术只是在外观上对无人机做出了改变,但实质上这改变了无人机的承重结构,减轻了机身重量,增强了负重能力。

相较于四桨平台,十字搭接技术赋予了飞行平台更大的灵活性,灵活性的增加也改变了机身材质的稳定性,在材质选取上有了更多空间。所以,要想通过十字搭接技术实现机身“减负”,关键是要选取符合机身需求的材质。

为了找到合适的机身材料,太鹤山进行了上千次试验,从普通的塑料管到钢管再到碳素管,他都一一尝试,最终在一支普通的羽毛球拍上获得灵感,找到了符合机身重量要求的碳纤维材质,打通了谷上飞系列无人机制造的关键一环。用大分子碳素材料制造完成的产品重量仅为16公斤,较原来的四桨平台无人机减轻了5公斤。

在无人机“颜值”上,太鹤山和同事也希望做到极致。过去羽人公司生产的无人机都有裸露在外的电路线,作为一个工业产品有电路线裸露也很正常,但太鹤山却执著地要将这个碍眼的地方“清除”掉。

太鹤山说,如今的谷上飞系列全机身看不到一根电路线,都是一体化板材成型,尤其是十字螺旋桨,是和电路线一体式制作完成的,难度很大。“仅仅是建模材料就选了几十次,经过了上百次的测试,才找到了最佳配比,于是有了现在有型有款的外表。”

精益求精的追求,让谷上飞系列产品花费了两年时间进行开发研究,用了起码50—60台无人机进行测试。“1台机子也就能用四五天,反复锯、打孔,‘伤残’了就换一台。”太鹤山说,使用十字搭接飞行平台的无人机只有羽人公司可以制造,这是属于中国人的核心技术。

一年耗费上吨塑料做研发试验

对于无人机而言,稳定飞行状态至关重要。为了寻求最佳的飞行试验效果,羽人公司专门成立了产品飞行试验部,并在新疆、山东等地的大型农场建立了试验中心,刘家广正是谷上飞系列产品的试飞工程师。

“无人机是不是能够平稳起飞、是不是能够平稳降落、飞行期间是不是能够完成大面积喷射覆盖,这些都是考验谷上飞系列产品是否达到最佳的标准。”刘家广说。

入职羽人公司4年以来,刘家广每天都在研究产品的测试项目,为此他练出了看一眼发动机就知道无人机可否起飞的“火眼金睛”。

对于每款新研发的无人机,刘家广都要用近一年的时间进行稳定性试验,从发动机性能到电池续航能力再到搭载物的波动,他都要通过数据一一比对。“导致无人机飞行不够平稳的原因主要是承载物不够固定,由于谷上飞系列是农用无人机,大多时候搭载的都是液体农药。而液体的流动属性给无人机的平稳飞行带来了难度。”刘家广说,要想解决液体的流动性问题,关键是在要在搭载器皿上做文章。

为此,刘家广就搭载器皿的结构进行了专项攻关,光是图纸设计就有一人多高,当他将搭载器皿研制成功时,在一年时间里仅是试验废弃的塑料器皿外壳就有一吨多重。

在太鹤山和刘家广的共同努力下,谷上飞系列无人机走在了世界的前列。去年底,国际通用航空协会对谷上飞系列产品出具了认定报告,报告称,谷上飞系列无人机是目前世界上机身最轻、搭载量最大的农用无人机。

量产前需经暴力摔打等极限挑战

走进羽人实验室,这里像是刚刚下了一场雨,整个实验室都弥漫在水雾中,每一个角落浸满了水滴。刘家广解释说,按照要求,无人机在工作时必须保障喷头对农田进行均匀喷洒,即便是遇到空气阻力,同样可以有效完成喷洒任务。“因此要在实验室对无人机的喷洒效果进行室内测试,无人机均匀地喷洒到实验室的每一个角落才算是合格。”

太鹤山说,无人机在空中飞行时会遇到各种各样的问题,譬如极端天气、外物撞击等,不仅要考虑到产品在正常情况下的性能稳定,同时还一定要考虑到产品在恶劣环境下的表现。

如今,每次研发出来的产品,太鹤山都会送它进入刘家广自创的羽人“三重门”进行高压考验,只有过了“三重门”的无人机才能进行量产。

他告诉记者,室内的喷头测试只是产品性能测试的第一关,第二关则是温度挑战。“每一款新产品要接受从60℃到零下40℃之间、6至8小时的极限冲击,为期3天,重点观察机器在最恶劣的情况下是否能继续工作。”

通过温度挑战后,无人机就可以进入第三关“暴力测试”。太鹤山说,一般都是将包装好的无人机叠成阶梯状,然后由一名体重150斤以上的工程师对其进行暴力踩踏。来回数次后,他们会拆箱进行测试,只有能够正常飞行,这款无人机才算达标。

事实上,这并不是对于无人机的终极暴力考验。刘家广说,因为无人机在飞行过程可能会遇到鸟类碰撞或者树木遮挡,若是操作不当很容易造成坠机,因此他们还会模拟暴力摔打。“我们在测试中专门去找墙壁、树木、电线杆与无人机进行高速暴力撞击,经撞击后的无人机可以出现材料变形,但不允许主体结构发生断裂。只有通过了这三重考验,一个类型的无人机才能进行量产。”

■对话当代工匠

必须把握客户需求

南方日报:为了研发产品,你们时常黑白颠倒、没日没夜地工作,是什么信念在支撑?

刘家广:热爱,就是热爱。这种热爱有时候说不清,每次一遇到研发难题,我就有一种征服欲,心里总是想着怎么去把问题解决掉,有时候睡觉都在想这个问题,想着想着就冒出一个新主意,然后赶紧从床上下来,继续试验。

太鹤山:我觉得是一种追求极致的精神。我们做运动员的干什么事情都习惯去竞争去比较。我们的无人机其实不用十字搭接也能够制作完成,也能够实现农药喷洒作业,但听说世界上还没有通过十字搭接制造的无人机时,我就来了兴趣,我相信通过我和团队的极致追求,肯定能够成功。

南方日报:怎么看待工匠精神?

太鹤山:在大多数人眼中,工匠是琴师、裁缝、木匠这种老手艺人,他们为了某种手艺的熟稔倾其一生而不枉。而对于当代工匠来说,把握市场规律、满足客户需求非常重要,这就要求工程师、设计师除了对自身工作有高要求外,必须要下沉到市场上去考察、去倾听,了解客户的需求和想法。而这种了解需求、与时俱进的思维方式和行动力,在我看来也是当代工匠精神的核心内涵。

【采写】南方日报记者 白洋

 


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