黃鳴陽：我的創(chuàng)新，仿生大鳥

既禾

黃鳴陽是南京航空航天大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)2015級(jí)碩士研究生，“創(chuàng)新”，是貫穿他的大學(xué)生活的關(guān)鍵詞。

老鷹般的仿生飛行器最漂亮

2015年10月底，浙江安吉以一場(chǎng)摻雜著雨絲的大風(fēng)迎接了規(guī)模盛大的“國際無人機(jī)大賽”。黃鳴陽和隊(duì)友們攜帶自主研發(fā)的仿生無人機(jī)，與來自國內(nèi)外高校、科研所、公司等102支隊(duì)伍競(jìng)技比拼。

無疑，遇上那樣的天氣，對(duì)參加外場(chǎng)比賽的選手們來說“運(yùn)氣不太好”，許多排在前面的參賽隊(duì)伍的無人機(jī)在風(fēng)雨中直接摔了下來。但是，作為隊(duì)長(zhǎng)的黃鳴陽對(duì)操控飛行器的隊(duì)友說：“我們的作品高度仿生自然界中的大型鳥類，你什么時(shí)候見過老鷹飛到一半掉下來的？我兩年前就驗(yàn)證過飛行器失控滑翔著陸的能力，能夠平穩(wěn)降落不會(huì)傷人，這兩年的不斷完善進(jìn)一步提高了它的可靠性。大家放開膽子來，不要受到外界干擾，挑戰(zhàn)些高難度動(dòng)作?！?/p>

在那天的賽場(chǎng)上，這架老鷹般的仿生飛行器在高空完成動(dòng)作后，又在觀眾面前飛行了幾個(gè)來回，近距離的接觸直接把現(xiàn)場(chǎng)氣氛點(diǎn)燃，有觀眾指著空中的“大鳥”和身旁的人說：“這個(gè)飛得最漂亮，這個(gè)第一！”觀眾的這句話讓黃鳴陽印象深刻。

那一次，黃鳴陽團(tuán)隊(duì)的仿生無人機(jī)獲得了創(chuàng)意賽一等獎(jiǎng)。

追溯鳥類本源

其實(shí)，參加國際無人機(jī)大賽的飛行器在2013年就研制出來了，直到2015年參賽，期間的兩年半，黃鳴陽和團(tuán)隊(duì)成員都在不斷地優(yōu)化與完善。

“追溯本源，飛機(jī)就是模擬自然界鳥類滑翔狀態(tài)而誕生的嘛！”黃鳴陽介紹說，“最早的時(shí)候，人們希望像鳥一樣撲動(dòng)翅膀自由自在地飛翔，但技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)。人們只能退而求其次，模仿大型鳥類的滑翔，所以固定翼飛機(jī)發(fā)展了很多年。不過，像鳥一樣撲動(dòng)翅膀的仿生飛行器還有許多值得研究的地方。已有的仿生飛行器大多模仿麻雀等小鳥，高頻率撲動(dòng)翅膀才能飛行，航時(shí)較短。但大型鳥類，譬如老鷹、海鷗、信天翁，緩慢地?fù)鋭?dòng)翅膀就能飛行，在空中還可以滑翔，有很高的飛行效率。這是因?yàn)槠渎l率卻復(fù)雜的撲動(dòng)方式所導(dǎo)致的。”黃鳴陽講述了他創(chuàng)意的靈感來源，根據(jù)這些，他開始著手設(shè)計(jì)、研制了那架后來在國際大賽上獲獎(jiǎng)的仿生無人機(jī)。

那時(shí)候，黃鳴陽大二。

在最初的研制過程中，因?yàn)橹笇?dǎo)教師、實(shí)驗(yàn)室及研發(fā)設(shè)備都在另一個(gè)校區(qū)，所以黃鳴陽不得不頻繁地奔波往返于不同校區(qū)。“下課就過去，有時(shí)候直接就睡在實(shí)驗(yàn)室?！秉S鳴陽輕描淡寫地說。事實(shí)上，他常常在實(shí)驗(yàn)室一呆就是一整天乃至好幾天，很多個(gè)大學(xué)生們用來消遣娛樂的周末和小長(zhǎng)假，他都把自己塞進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室，身邊的同學(xué)們則漸漸習(xí)慣了他的“周期性消失”。從繪制圖紙、建模仿真，到制作樣機(jī)、進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室更多地見證了黃鳴陽的科研之路。

圖紙缺失、程序報(bào)錯(cuò)、機(jī)器故障、飛行墜落……這些是黃鳴陽要無數(shù)次面對(duì)的挑戰(zhàn)。有一次，他在實(shí)驗(yàn)室里獨(dú)自熬了整個(gè)通宵，第二天早上試飛，結(jié)果飛行器在飛行過程中傳動(dòng)出了問題，電機(jī)被卡住，突然在空中燒起來了，接著飛行器就掉了下來。這樣的情況發(fā)生過不只一次，黃鳴陽淡定地介紹，有時(shí)“飛行器在飛行過程中莫名其妙就翻了過去”，有時(shí)則“摔得比較慘”只能重新再來。經(jīng)歷了上千次的試飛，以及每次飛行墜落后的檢查、記錄和調(diào)整，他的仿生飛行器在2013年暑假終于“破殼”了。

黃鳴陽研制的翼展2.2m的仿生飛行器首飛后，吸引了眾多校內(nèi)外單位的目光。飛行器翅膀有“撲動(dòng)-折彎-扭轉(zhuǎn)”協(xié)同運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，翅膀展長(zhǎng)比較大，而且分為內(nèi)外兩段。向下?lián)涑釙r(shí)，翅膀完全張開展平，能夠增加升力面積，翅膀整體低頭扭轉(zhuǎn)，向下?lián)鋭?dòng)產(chǎn)生升力的同時(shí)能夠產(chǎn)生向前的推力；向上抬翅時(shí)，翅膀在關(guān)節(jié)處折彎，減少面積以減小上撲阻力，翅膀整體上仰扭轉(zhuǎn)，翼面壓差形成的氣動(dòng)力也有向前的分量，從而上撲過程也有推力產(chǎn)生。這些創(chuàng)新與特色讓這一飛行器變得很搶眼，在第四屆國際仿生工程學(xué)術(shù)會(huì)議（ICBE2013）上，大鳥飛行引起了國際仿生學(xué)大師的關(guān)注。

長(zhǎng)大后，只是玩具變了

在“低頭族”橫行的時(shí)代，黃鳴陽卻不太熱衷使用社交媒體。他不多的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)中，有很大一部分和他摯愛的飛行器有關(guān)。他的頭像是在珠海航展中拍攝的新型電動(dòng)起落架，他的朋友圈發(fā)布的大多是科技新聞、飛機(jī)模型。在幾張黃鳴陽坐在飛機(jī)機(jī)艙中做試驗(yàn)的照片下，他寫道：男人永遠(yuǎn)長(zhǎng)不大，只是玩具變了。

黃鳴陽從小就喜歡折騰些新東西?！靶r(shí)候就是對(duì)飛機(jī)、摩托車、汽車有著沒有緣由的喜歡?！彼f，“就是喜歡那種工業(yè)的厚重和創(chuàng)新的激情吧。”黃鳴陽喜歡動(dòng)手制作小手工，帶著一群朋友們組裝模型、積木、玩偶。慢慢長(zhǎng)大，他愛玩的越來越多，對(duì)創(chuàng)新的敏感也慢慢表現(xiàn)了出來。那時(shí)候，他曾把彈射彈頭裝上遙控飛機(jī)，卻因飛不起來而著急；曾將電燈絲用院子里竹子上撕下的竹絲綁了五次，卻在第五次通電后被炸了一頭碎片；曾寫過五十幾頁的宮格的排布方法，在小學(xué)生數(shù)學(xué)刊物發(fā)表，還因?yàn)榻?jīng)常在課堂上和數(shù)學(xué)老師討論題目鉆牛角尖而出名……中學(xué)時(shí)期，黃鳴陽在扎實(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)，積極參與各項(xiàng)競(jìng)賽，在數(shù)學(xué)競(jìng)賽中取得南京市第一名和江蘇省一等獎(jiǎng)。

如愿推免進(jìn)入南京航空航天大學(xué)后，開始了在飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的學(xué)習(xí)，黃鳴陽的“折騰”的方式也更加專業(yè)了，他開始專注于飛行器的創(chuàng)新。在大學(xué)的幾年中，他和52位同學(xué)一共做了16項(xiàng)科研創(chuàng)新項(xiàng)目，研究對(duì)象包括民用飛機(jī)地面主動(dòng)滑行、抓取功能無人機(jī)、運(yùn)載器自適應(yīng)起落架等，項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)涉及總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、動(dòng)力裝置、起降安全等多個(gè)方面。

黃鳴陽不僅在航空領(lǐng)域“玩”，還將創(chuàng)新點(diǎn)拓展至更多科技領(lǐng)域。他和經(jīng)管專業(yè)同學(xué)分析仿生飛行器在機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥中的運(yùn)用，獲得創(chuàng)業(yè)計(jì)劃賽省級(jí)榮譽(yù)。他還設(shè)想過，如何把仿生飛行器運(yùn)用到電網(wǎng)檢修、慶典等民用領(lǐng)域。在他“玩”得興致盎然的時(shí)候，有企業(yè)提出收購他的仿生飛行器，卻被黃鳴陽直接拒絕了。

“企業(yè)收購確實(shí)可能很快被應(yīng)用，但就看怎么用了，很多公司可能做成玩具直接獲利?！秉S鳴陽說，“我還是希望真正發(fā)揮作品的價(jià)值。能被國家所用，是我想要的?！?

其實(shí)，黃鳴陽不僅“玩”飛行器，他什么都玩，而且似乎都玩的還不錯(cuò)。

雖然是一名工科生，但黃鳴陽喜歡在學(xué)習(xí)之余寫些新聞報(bào)道。進(jìn)入大學(xué)后，他嘗試著將科研興趣與新聞愛好相結(jié)合，寫過不少科技新聞。“嫦娥三號(hào)”成功登陸月球進(jìn)行探測(cè)，探月車“玉兔”上的超聲電機(jī)是南航研發(fā)的并首次在航天工程領(lǐng)域運(yùn)用。經(jīng)過大量的走訪和查找資料，黃鳴陽寫下了《南京航大超聲電機(jī)應(yīng)用玉兔探月車》等新聞報(bào)道，將超聲電機(jī)的奧秘和幕后工作者們的付出記錄了下來，并連續(xù)獲得了江蘇教育新聞獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)?；蛟S是在報(bào)社當(dāng)過實(shí)習(xí)記者的緣故，在接受《大學(xué)生》的采訪中，黃鳴陽暖心地照顧記者這個(gè)門外漢，和氣地解釋了不少航空方面的專有名詞

大三那年的夏天，伴隨南京持續(xù)高溫，不少高校大學(xué)生情緒有很大的波動(dòng)，向?qū)W校要求統(tǒng)一配備空調(diào)，一時(shí)間鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。黃鳴陽則因地制宜地行動(dòng)起來，通過查找資料，設(shè)計(jì)了一套室內(nèi)降溫系統(tǒng)：在宿舍的吊扇上裝備紗布、皮管、吊瓶等，將水汽一次性揮發(fā)，再用風(fēng)扇把水汽吹出來，由于水蒸發(fā)要吸熱，由此為寢室加濕和降溫。

“風(fēng)扇由于扇葉和干燥空氣相互摩擦而使扇葉帶上了靜電，會(huì)吸引室內(nèi)飄浮的細(xì)小灰塵顆粒，這些落灰對(duì)風(fēng)扇軸承有損耗，而且每年都要請(qǐng)人清理。如今潤(rùn)濕的水蒸氣可以減少靜電，并且自動(dòng)清理扇葉，如果調(diào)制適量的花露水，會(huì)讓寢室更加清涼?！秉S鳴陽介紹了這一套風(fēng)扇的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

御風(fēng)而行，搶占國際高地

2015年，黃鳴陽被保送至南航飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)研究生。如今，他依舊在“折騰”，在“玩”，在創(chuàng)新路上大步向前。

在航天領(lǐng)域，火箭回收技術(shù)有望大大降低每次航天發(fā)射的價(jià)格，但垂直著陸環(huán)節(jié)是事故多發(fā)階段，著陸地表凹凸、側(cè)風(fēng)擾動(dòng)、海上平臺(tái)運(yùn)動(dòng)等因素可能導(dǎo)致有效載荷翻倒。于是，黃鳴陽提出了“空對(duì)地”調(diào)整姿態(tài)的著陸方式，以多旋翼無人機(jī)為試驗(yàn)平臺(tái)，提出了“自適性調(diào)整起落架”的設(shè)計(jì)想法。“新方案根據(jù)著陸腿傳回高度數(shù)值調(diào)整著陸腿，實(shí)現(xiàn)垂直起降飛行器在凹凸地表甚至坡地安全著陸，為保障有效載荷在復(fù)雜地面安全垂直著陸提供理論依據(jù)和實(shí)踐意義。”作為大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，它為重復(fù)回收運(yùn)載器等軟著陸相關(guān)研究項(xiàng)目提出新思路和新的解決方案。

如今，黃鳴陽研究的是“大型民用飛機(jī)綠色滑行技術(shù)”。過去，飛機(jī)在跑道上滑跑，需要發(fā)動(dòng)機(jī)或者牽引車，非常耗費(fèi)能源。黃鳴陽嘗試設(shè)計(jì)可以主動(dòng)旋轉(zhuǎn)的機(jī)輪，論證“飛機(jī)綠色滑行技術(shù)”，以此來節(jié)約成本，并保障地勤工作人員的安全。

黃鳴陽說，或許這一技術(shù)未來不如“仿生飛行器”、“火箭回收”等創(chuàng)意成果所獲得的榮譽(yù)更多，卻是他最有成就感的?！霸趪猓饕敲绹?、德國、法國，已經(jīng)有公司在致力于此，我們的努力就是要看能不能搶占國際高地吧?！秉S鳴陽如是說。

理論上的充實(shí)、技術(shù)上的優(yōu)化依然任重道遠(yuǎn)，他不斷地把新技術(shù)和傳統(tǒng)起落架做對(duì)比，在數(shù)學(xué)、物理模型上創(chuàng)新，也在起降技術(shù)設(shè)計(jì)上不斷調(diào)整?！拔覀儸F(xiàn)在向世界五百強(qiáng)的企業(yè)學(xué)習(xí)，這些飛機(jī)供應(yīng)商預(yù)計(jì)在2020年將該技術(shù)趨于成熟后投向市場(chǎng)，我希望在念書的過程中，可以在這項(xiàng)技術(shù)上做出自己的一些貢獻(xiàn)。”

“科技作為愛好還是應(yīng)該堅(jiān)持，摸爬滾打前行之后能夠收獲自己的快樂。”黃鳴陽說。他的目標(biāo)明確，未來將繼續(xù)從事大飛機(jī)研究，努力在技術(shù)方面有更多的創(chuàng)新。

問：你在大學(xué)最大的收獲是什么？

答：大學(xué)前只能買簡(jiǎn)易飛機(jī)玩具嘗試飛行，大學(xué)后親身實(shí)踐設(shè)計(jì)飛機(jī)，領(lǐng)略了天空的美妙。

問：在大學(xué)哪個(gè)階段，你對(duì)自己的規(guī)劃有了一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)？

答：大一下學(xué)期，神九成功返回，我在做新聞報(bào)道過程中尋訪到了科研人員們，澎湃的自豪感堅(jiān)定了我從事航空航天專業(yè)以及探索科技創(chuàng)新的決心。

問：在中國大學(xué)生年度人物評(píng)選中，你不僅在學(xué)校是佼佼者，還從全國優(yōu)秀大學(xué)生中脫穎而出，你認(rèn)為自己是如何勝出的？

答：將自己喜歡的事物（航空）作為信仰來堅(jiān)持的話，能在創(chuàng)新的道路上事半功倍。