西北工业大学民用无人机研发中心项目部部长刘军海先生进行项目路演。

10月12日 北京第三届中国航空创新创业大赛全国总决赛在全国双创周北京会场成功举办。

本届中国航空创新创业大赛由中国科学技术协会指导,由中国航空学会、商务部投资促进事务局、航空企业科协技术创新联盟、中国科协军民融合学会联合体联合主办,北京航空航天学会、国翊创新科技(北京)有限公司承办,旨在汇聚国内最具潜力的航空产业项目、挖掘顶尖创新创业人才、发现重大突破性技术、创业明星企业。

本届大赛历时半年,经历项目征集、路演选拔等环节,最终,20个进入决赛的项目齐聚中关村国家自主创新示范区会议中心,进行公开路演竞技,分别决出创新组、创业组一二三等奖。

创新项目 | 充气式升浮一体无人机

参赛团队 | 西北工业大学民用无人机研发中心

路演嘉宾 | 刘军海


升浮一体,有效弥补了目前无人机设计上的一个短板,独立的货仓设计可以很容易融入到现在物流的策划、管理体系中,能够达到提高效率、降低成本的目的。

——刘军海


  项目路演实录  

各位领导、评委老师:大家上午好。我们带来的项目是充气式升浮一体无人机。

首先介绍一下我们单位,西工大民用无人机研发中心是一个新成立的部门,它和365所是不同的。这个中心是为无人机的研发以及成果转化提供服务的平台。这是我们项目的核心团队,叶正寅老师是飞机动力学的专家,韩庆老师是飞机设计学的专家,我负责这个项目的市场和落地。

充气飞行的历史。早在上世纪50年代,美国人就做了这方面的研究,而且成功设计了两款飞机。1995年,瑞士人造了这一款飞机,这是真正意义上的升浮一体,既有飞机的系统外观,同时又有飞艇的专利,而且飞行速度非常合适。我们在研制充气飞机的时候总结了这么几个特点:第一,结构非常简单,生产成本低,但是它的飞行速度低,安全性高;特点二,它的升浮一体可以很容易实现大载重、长航时等效果;第三个特点,它的起降距离很短,对机场的跑道要求很低,同时也能维护成本,而且储运非常方便。

这样特点的飞机能做什么呢?在去年京东和西工大合作的时候,提到他们想设计一款支线的无人运输机,所以他也有这几个比较典型的需求:低空、低速、载重是两百到两吨。第二个需求,它的综合运用成本要低,不光是飞机制造成本,同时运营成本要低。第三个,无人化,这个无人化实际上是要有自主飞行能力,而不是当做一款遥控机器来使用。

西北工业大学民用无人机研发中心项目部部长刘军海先生进行项目路演。

我们设计了这么一款飞机。这是一款具有飞翼结构的飞机,既能够提供更大的机身面积,同时还有更大的机身容积,升浮一体。另外增加了排翼结构。主要指标,最大体重量600公斤,还有120平方的机身容积,可以多提供100公斤的浮力,巡航速度可以达到120km/h,航时6小时。

机翼结构。这个结构非常简单,上面是一个充气的机身,下面是一个框架式结构,而且我们专门设计了吊挂的货仓,这个货仓将货物和所需要的油料配齐,在地面上就可以完成,可以大大提高运输效率。这是它的飞行过程,在平飞阶段要低功耗、降低消耗;在降落的时候,我们在地面会设计一套辅降系统,帮助飞机准确、安全地落地。

平台的竞争优势。这个技术2007年开始研发,到现在已经申请过9项发明专利,发表了23篇文章,同时也研制过多架相关技术的样机,参加了全国性大赛,获得过一个一等奖、两个二等奖。西工大可以为这个产品提供持续的研发平台,西工大的校友平台能为这种技术未来的工业化的应用特别更广阔的操作空间。最重要的一点,从现在开始,这个飞机叫做成产品,它的投入会减少、应用到市场所需的时间会很短。

飞机的竞争优势。第一个,制造成本非常低,仅仅是同等规格的几分之一;第二个,飞行更加安全,因为我们在考虑无人机的时候不考虑飞行员,但是我们要考虑无人机出现的问题,这个飞机的坠落速度会很慢,降低对地面的冲击伤害;另外升浮一体,有效弥补了目前无人机设计上的一个短板,独立的货仓设计可以很容易融入到现在物流的策划、管理体系中,能够达到提高效率、降低成本的目的。

来看一下物流行业的背景。2016年,我们国家整个社会物流总成本居然是11万亿,占到GDP的15%,而且2017年仅仅只占了0.3个百分点。在物流行业降低成本、提高效率是刚需,而且空间非常大。2016年,全球范围的整个航空物流的运载量不到1%,但是贸易额居然占到了三分之一,说明航空物流是高端物流,而且有不可替代的重要价值,而我们国家重点发展的干线的航空,支线几乎是空白。

西北工业大学民用无人机研发中心项目部部长刘军海先生进行项目路演。

这是我们产品对标上的市场产品,顺丰的AT200,去年已经试飞了;此外还有京东的JDY-800、中国邮政OEM。但是我们发现这些飞机都不是专门为货运设计的,所以它在真正使用的过程中会有非常多的问题。我们的货运机飞机本身的特性以及它的货仓,就是针对货运来设置的,可以极大满足货运的重量、体积等要求。这是一个典型的应用场景,未来我们这种支线的、小型化的无人机是干什么呢?应用最多的是做转运,所以说当这个货由A发到B的时候,这流个货物是提前在地面上配好,飞机到了之后,直接进仓,取了货就可以接着飞,大大节约了物流成本和时间,而且未来无人机的物流更多是利用夜间的时间。

现在我们的融资需求。因为这个团队,早期的基础研制已经全部完成了,500万可以将这个产品变成现实,而且完成试飞。这是我们的合作方式,也是一种创新,学校的团队和无人机中心,共同以股东的身份参与,不控股。

我们希望的合作伙伴是什么呢?民用企业,有研发能力的、有研制或者制造飞机能力的用户,比如说像顺丰、京东这样的企业;另外应用企业,他自己没有能力,但可以拉上制造商一起来合作;第三个是资本,资本来牵头,将用户和飞机制造企业一起拉来和我们合作,所以这里面有个重要的特点——要有用户,我的飞机造出来一定有人买单。

今天(10月12日)是个比较特殊的日子,是我们西北工业大学80周年的建校校庆,此时此刻学校正在举行校庆典礼;而且今天和明天,是第六届校友会的学校接待日,欢迎各界的西工大校友回家。

  参赛团队及项目简介  

西北工业大学民用无人机研发中心是西北工业大学下属独立二级机构。中心积极布局民用无人机总体设计、飞控系统、数据链、地面站、载荷、新概念无人机等关键技术领域的研发工作,致力于建设民用无人机设计、仿真、实验、制造、试飞平台,推动民用无人机产业化工作。

项目简介:充气式升浮一体无人机是一种飞机和飞艇两种类型飞行器为为一身的结合体,它带有动力推进装置,由机翼产生气动升力,同时,充气机翼又是具有较大容积的囊体结构,可充入低密度气体产生浮力,实现了飞行器的升浮一体化,对于飞行器设计而言具有一定的革命性意义。

充气式升浮一体无人机总体布局为飞翼式翼身组合体、V型垂尾以及排翼结构,飞翼采用高强度纤维材料和碳纤维鱼排支架组成的轻柔、结实的充气式结构,配备两台活塞发动机或电动机,可实现大载重长航时的安全飞行。

性能指标:

最大起飞重量:500公斤

翼展:15米

机长:12米

最大平飞速度:140公里/小时

巡航速度:80~120公里/小时

最大升限:3000米

最大任务载荷:250公斤

续航时间:6小时

控制半径:220公里(无中继)/400公里(加中继)1000公里(卫星通讯)

控制方式:遥控飞行/程序设定自主飞行

起降方式:轮式滑跑,超短距离起降(100米)