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“嗡嗡嗡……”1月23日下午，空中傳來一陣螺旋槳攪動(dòng)空氣的聲音，一輛飛行汽車穿過東南大學(xué)九龍湖校區(qū)的粼粼湖面，穩(wěn)穩(wěn)降落在湖畔一棟樓的戶外平臺。

活動(dòng)現(xiàn)場，東南大學(xué)首席教授、飛行汽車科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人殷國棟道出了這款“空地一體”飛行裝備的設(shè)計(jì)初心：“讓飛行汽車走出實(shí)驗(yàn)室，成為應(yīng)對運(yùn)輸、應(yīng)急等實(shí)際場景的可靠工具。”

這款飛行汽車是東南大學(xué)全新推出的“東大·鯤鵬2號”。在東南大學(xué)同日召開的發(fā)布會(huì)中，殷國棟介紹，“東大·鯤鵬2號”以“輕松載物、便利行駛”為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，創(chuàng)新性地采用了可折疊機(jī)臂結(jié)構(gòu)，成功解決了停放與行駛的痛點(diǎn)。此外，“東大·鯤鵬2號”具備冗余安全的飛行構(gòu)型、強(qiáng)大的負(fù)載能力、創(chuàng)新的智能底盤及高精度導(dǎo)航系統(tǒng)。作為一個(gè)高效、可靠、空地?zé)o縫銜接的專業(yè)作業(yè)平臺，它可應(yīng)用于物流、巡檢、應(yīng)急等多個(gè)低空場景。

“團(tuán)隊(duì)首次提出的廣義車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，形成了高性能車輛底盤設(shè)計(jì)與協(xié)同控制的理論框架，由此形成的成果作為封面文章發(fā)表于《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》。該理論框架為飛行汽車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)提供了重要理論基礎(chǔ)。”殷國棟說。

折疊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)陸空自由切換

“東大·鯤鵬2號”擁有四軸八槳，起飛時(shí)，機(jī)臂會(huì)折疊收納進(jìn)車體里，這時(shí)的汽車看上去只有一個(gè)大號旅行箱那么大。

“作為國內(nèi)首款折疊翼陸空一體飛行汽車，‘東大·鯤鵬2號’的一大亮點(diǎn)就是折疊翼?！币髧鴹澖榻B，折疊翼可以讓飛行汽車靈活地根據(jù)任務(wù)需求和場景變化切換通行模式，而且折疊翼也能讓它在行駛時(shí)占用空間少、更靈活地穿梭于室內(nèi)外。

但折疊翼的設(shè)計(jì)意味著機(jī)翼有很多關(guān)節(jié)，并削弱了機(jī)臂結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。而如果增加機(jī)臂強(qiáng)度，就會(huì)讓飛行汽車增重，使其載重量減少、續(xù)航時(shí)間縮短、運(yùn)行成本增加。

殷國棟介紹，為了讓“東大·鯤鵬2號”“強(qiáng)筋健骨”又不至于太重，團(tuán)隊(duì)精確計(jì)算出折疊翼在起飛時(shí)的最大受力，同時(shí)通過大量仿真計(jì)算，選取多種材料，優(yōu)化飛控系統(tǒng)，破解結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和折疊翼的設(shè)計(jì)矛盾。

經(jīng)過不斷優(yōu)化，“東大·鯤鵬2號”自重75公斤，載重量達(dá)25公斤，單次航程達(dá)15至20千米，續(xù)航時(shí)間為20分鐘。

安全性是低空飛行器翱翔天際的生命線。殷國棟介紹，“東大·鯤鵬2號”的四軸八槳X型設(shè)計(jì)，既能穩(wěn)定飛行姿態(tài)，又保障了飛行器的安全。

“我們根據(jù)八個(gè)槳葉構(gòu)成的動(dòng)力布局，進(jìn)行了冗余設(shè)計(jì)，即便單一槳葉或電機(jī)發(fā)生故障，‘東大·鯤鵬2號’仍能維持基本的穩(wěn)定飛行與安全降落。而X型機(jī)架也優(yōu)化了動(dòng)力分配與氣動(dòng)效率，讓‘東大·鯤鵬2號’兼具抗風(fēng)性與機(jī)動(dòng)性，既能在惡劣天氣中平穩(wěn)懸停，也能穿梭于樓宇之間。”殷國棟說。

復(fù)合底盤暢行城市復(fù)雜道路

能爬坡、會(huì)拐彎，還能原地掉頭，“東大·鯤鵬2號”的運(yùn)動(dòng)能力讓它在城市復(fù)雜的道路環(huán)境中也能游刃有余。

“這得益于‘東大·鯤鵬2號’創(chuàng)新采用的復(fù)合轉(zhuǎn)向全驅(qū)底盤系統(tǒng)以及智能化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)?！表樦髧鴹澥种傅姆较?，記者看到，飛行汽車底部安裝了4只輪子。與眾不同的是，前兩只輪子分別安裝了一個(gè)大扭矩電機(jī)，后面兩只車輪則為麥克納姆輪，可以隨前輪轉(zhuǎn)向。

“兩只前輪各由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以讓它們運(yùn)動(dòng)更靈活、便捷?！币髧鴹澟e例說，飛行汽車上坡時(shí)，扭矩的分配很重要，而輪邊驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大優(yōu)勢是提高傳動(dòng)效率、減小轉(zhuǎn)彎半徑，這能讓它輕松實(shí)現(xiàn)原地掉頭，特別是在狹窄巷道中，調(diào)頭效率提升70%以上；而在坡道、碎石路等非鋪裝路面，智能扭矩分配系統(tǒng)也能幫“東大·鯤鵬2號”披荊斬棘。

更重要的是，復(fù)合轉(zhuǎn)向全驅(qū)智能底盤系統(tǒng)還留了后手：如果其中一個(gè)輪子在行駛中出現(xiàn)故障，其他輪子可以通過相互協(xié)調(diào)的縱向力帶動(dòng)“東大·鯤鵬2號”繼續(xù)行駛。

而“東大·鯤鵬2號”對訂單的快速響應(yīng)也離不開智慧大腦的調(diào)度。殷國棟介紹，“東大·鯤鵬2號”的訂單系統(tǒng)集成了大語言模型。用戶輸入訂單信息后，飛行汽車即可快速生成導(dǎo)航路徑，自動(dòng)前往取貨地點(diǎn)。

精準(zhǔn)導(dǎo)航賦能全域自主作業(yè)

“東大·鯤鵬2號”可靈活穿梭于室內(nèi)外，其定位感知和自主導(dǎo)航功能功不可沒。

殷國棟介紹，為了讓“東大·鯤鵬2號”能在各個(gè)場景中絲滑穿行，團(tuán)隊(duì)在它的頂部和底部，分別安裝了激光雷達(dá)和相機(jī)，這相當(dāng)于讓它擁有了一雙火眼金睛。

依托高精度環(huán)境感知與建圖能力，“東大·鯤鵬2號”定位精度可達(dá)2厘米，同時(shí)具備自主避障與繞障能力，并支持與閘機(jī)、電梯控制設(shè)備等裝置的智能聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、室外、地面及空中場景的全域自主導(dǎo)航，賦能物流配送“最后100米”的場景應(yīng)用。

“如果說1年前，‘東大·鯤鵬1號’完成了飛行汽車‘從0到1’的原理驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)飛行與地面行駛兩大系統(tǒng)的基礎(chǔ)集成。那么，‘東大·鯤鵬2號’的誕生，則是‘從1到100’的跨越式成長。它不再是實(shí)驗(yàn)室里僅供觀摩的技術(shù)原型，而是邁出了從試驗(yàn)驗(yàn)證到規(guī)?；?、商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵一步?！币髧鴹澱f。

在團(tuán)隊(duì)看來，低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為“東大·鯤鵬2號”提供了豐富的使用場景?！皞鹘y(tǒng)車輛在山區(qū)物流配送方面困難重重；工人巡檢高壓線塔面臨安全與效率雙重挑戰(zhàn)；救命藥品和通信設(shè)備急需快速投送到災(zāi)害現(xiàn)場……這些都給‘東大·鯤鵬2號’提供了用武之地。”團(tuán)隊(duì)成員東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副研究員徐利偉說。

談及未來，殷國棟表示，團(tuán)隊(duì)將探索超靜音、適應(yīng)極端氣候的鯤鵬系列飛行汽車的專用構(gòu)型，推動(dòng)其智能等級從自動(dòng)化邁向自主化，實(shí)現(xiàn)飛行汽車“一鍵任務(wù)、全程自主”。此外，他們還將構(gòu)建“單平臺+云端調(diào)度+地面設(shè)施”的低空作業(yè)系統(tǒng)，讓飛行汽車融入物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多平臺協(xié)同作業(yè)。