單肖文教授(左三)為來賓介紹“蒼鷺”垂直起降無人機。

南方科技大學“蒼鷺”無人機航展展位。

有喜no.48

本期關注

單肖文

南方科技大學力學與航空航天工程系系主任

聲音

“蒼鷺”無人機上的螺旋槳只是克服阻力，飛行方面則是用到了固定翼飛機飛行的空氣動力原理，直接好處就是‘蒼鷺’最大飛行速度達到每小時162公里，每秒鐘45米/秒，比傳統無人機的飛行速度提高了五倍。

由南科大自主研發的無人機“蒼鷺”昨日亮相第12屆中國國際航空航天博覽會(即“珠海航展”)，作為“蒼鷺”的設計者與生產者，南方科技大學力學與航空航天工程系系主任單肖文教授已是第三次參加珠海航展。前兩次參加航展的時候，他還是中國商用飛機有限公司(簡稱“中國商飛”)的一名特聘專家，作為氣動研究團隊負責人，帶著公司生產的大飛機亮相航展。而在昨日，他的身份已從一名企業家轉換為高校科研帶頭人，曾經3、40米長的大飛機也變成了體積縮水十倍的無人機。

這是單肖文教授首次向公眾展示其團隊設計研發的第一架物流無人機，此時的珠海航展，專門用作物流的無人機已經“扎堆”出現，包括一飛智控的“鸞鳳”物流無人機等。在無人機這片紅海中，南科大的“蒼鷺”無人機又將如何突圍，找到自己的那片藍海？“蒼鷺”在本屆珠海航展上引起外界關注，單肖文透露，已有多家無人機生產企業表達合作意向，并計劃在2019年有望投產。

從企業家科學家

到南科大團隊帶頭人

單肖文教授在航空領域大有來頭，不僅是一名科學家，也是一名成功的企業家。在學術領域，他對格子玻爾茲曼方法的發展和應用做出了重要貢獻，經典的shan-chen模型以他的姓氏命名，他還在等離子體物理、磁流體動力學、湍流的計算機模擬等領域取得了杰出成果。

2012年，單肖文回國投身國家航空工業的建設，擔任中國商飛公司特聘專家、北京研究中心氣動與聲學研究團隊負責人。2015年，他全職加入南方科技大學，創辦力學與航空航天工程系，任系主任，目光聚焦的第一個項目，就是無人機。

“在中國的南方，深圳的民營企業多，無人機行業非常發達，所以我們當時就把‘蒼鷺’定位為深圳本地產業服務，也因此將無人機作為我們的一個主要的發展方向。”單肖文的團隊成員在七八人左右，以南科大的研究生和本科生為主，骨干成員王浩年僅31歲，是南洋理工大學學士，新加坡國立大學博士。他們詳細調研了無人機領域，發現了續航時間短、無法全自主飛行、起降受環境制約大等應用方面的痛點。

“這些都是無人機的致命問題。”他進一步解釋說，平時大家常見的民用飛機，靠飛機翅膀產生升力，飛行速度快，但是依賴跑道。而市場上的無人機絕大部分是旋翼型，飛行原理類似直升飛機，不是利用空氣動力學飛行，也因此從兩方面制約了旋翼型無人機工業化使用：一是航程短，飛行10到20分鐘左右就沒電了；二是速度慢，每秒不到10米，因為像直升機，飛不快，主要用途以航拍等消費類為主，在物流、偵查等工業用途方面有明顯不足。

自主研發無人機

核心技術申請專利

單肖文帶領團隊從此切入，2017年7月，“蒼鷺”無人機項目正式啟動。與民企相比，高校在無人機領域的研發展現了人才與技術方面的巨大優勢。單肖文說，無人機的核心技術屬于尖端技術，研發成本極高。國內通常只有軍工企業和中國商飛等國有大型飛機公司才擁有此類技術，深圳雖然有幾百家做無人機的民營企業，但由于缺乏頂尖人才，能在空氣動力學方面有所突破的鳳毛麟角。

通過南科大單肖文團隊的自主研發，“蒼鷺”擁有兩項已授權核心專利(另外三項正在受理中)，分別為：螺旋槳后置的垂直起降固定翼飛行器和氣動垂直起降飛行器。這兩項核心專利在總體布局和飛行控制邏輯方面，確保了“蒼鷺”無人機兼顧了垂直起降、大載重、長航程的優越性能。特別值得一提的是，通過先進的總體布局與空氣動力學優化設計，它的續航時間和航程提高了5至10倍。

“‘蒼鷺’無人機上的螺旋槳只是克服阻力，飛行方面則是用到了固定翼飛機飛行的空氣動力原理，直接好處就是‘蒼鷺’最大飛行速度達到每小時162公里，每秒鐘45米，比傳統無人機的飛行速度提高了五倍。”高速飛行讓無人機應用領域更為廣泛，跟隨飛速行駛的賽車進行拍攝對于“蒼鷺”而言是小菜一碟，從寶安機場起飛，攜帶10公斤物品，周邊100公里的任何地區都可以在1小時內抵達。

“蒼鷺”可以像飛機一樣快速飛行，但是又不需要飛機的起飛跑道。在機翼尾安裝了后置螺旋槳，在螺旋槳后還設置了可調節控制面板。當電機驅動后置螺旋槳時，飛行器在后置螺旋槳的作用下實現了豎直升降。同時，飛行器通過調整控制面板的姿勢，還能像直升飛機一樣，在空中懸停以及巡航。

“包括現在市場上主流的固定翼無人機，大部分都是需要跑道才能起飛的。如果需要跑道的話，就限制了無人機的使用范圍，比如偏遠地區或者說城市里就沒辦法起飛。”單肖文帶了三架“蒼鷺”無人機參加珠海航展，其中一架為1比1原型機，機翼展開面積達3米。他說，“蒼鷺”無人機不需要跑道，只需要面積為一張家用飯桌大小的平地，就足以供其垂直起降了。同時，即便是在失速狀態下，“蒼鷺”也不會從空中跌落，它會懸停在空中。

“蒼鷺”可載重10公斤

有望明年投產

從項目啟動到珠海航展亮相，“蒼鷺”在一年內誕生，出生地就在南科大校園內一處荒蕪的建筑工地內。單肖文回憶起研發制作過程，笑著說，那邊沒有人，很安全，但是也沒有任何遮擋物，這位從北京來到南方的教授忍不住感嘆，“深圳的夏天真熱啊！絕對是暴曬！我們帶著草帽，在戶外試飛一呆就是好幾個小時，一個個都被曬得黑黝黝的。”

經過無數次的失敗，無人機也摔了幾十架，今年9月，由單肖文率領的南科大項目團隊已完成30%縮比驗證機的飛行測試和性能標定，并實現了1比1原型機的首飛。如今，“蒼鷺”無人機已經歷了上百次的起落飛行，它再沒有從空中跌落過。

“‘蒼鷺’無人機航程提高五倍還能載重10公斤”。這一年的艱苦研發，將在珠海航展上得以驗證，讓單肖文“非常興奮”！他和團隊的計劃是，接下來用半年到一年的時間，將“蒼鷺”的性能打磨得更穩定、更安全，進一步降低制造成本并有望進入量產。

數據顯示，2017年快遞數量超過400億件，智慧物流的市場規模已達到2000億元，預計到2025年有望超過萬億元。面對即將到來的“雙十一”，他描述了全新的快遞場景：同城之內，買家下單后，“蒼鷺”無人機將在半小時內送貨上門。他又加了一個時間點：就在明年“雙十一”。

本版采寫：

南都記者 朱倩

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