十年磨一剑电动垂直起降飞行器研发实现新突破1.docx

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1、十年磨一剑，电动垂直起降飞行器研发实现新突破JDC电动垂直起落飞行器（eVTOL）科研团队及项目特点简介一、JDC电动垂直起降飞行器科研团队简介1、JDC科研团队诞生的历史背景JDC电动垂直起落飞行器科研团队（以下简称JDC科研团队）组建于2012年6月，团队主要成员有符长青博士、曹兵高工、符晓勤博士、毕书清高工和肖卫青工程师等人。促使JDC科研团队成立的历史背景是多旋翼无人机在人类历史上的发展历程和市场前景。1）多旋翼无人机的发展历程（1）探索阶段在人类航空事业发展史上，多旋翼飞行器概念的提出是非常早的。从上世纪1903年莱特（Wrighl）兄弟创造的固定机翼飞机滑跑起飞成功，到本世纪201

2、0年之前，100多年来多旋翼飞行器经历了漫长的技术探索过程。在此期间，人们在发展多旋翼飞行器方面付出了很多的努力和艰辛。由于旋翼飞行器升空后，为实现其可控稳定飞行，第一个需要解决的问题是配平旋翼旋转所引起的反扭矩，因此，早期垂直起降飞机设计方案大多是多旋翼（4旋翼）式，靠多个旋翼彼此反转来解决相互的反扭矩配平问题。四旋翼飞行器的机体结构属于非线性、欠驱动系统，多个旋翼之间升力大小的协调平衡要想完全依靠人手来调控，几乎是不可能的，唯一的办法只能用自动控制器来控制其飞行姿态。早期多旋翼飞行器的设计方案受困于惯性导航体积重量过大，传感器、微控制器等软硬件技术不成熟，多旋翼飞行器的姿态检测和控制等受到

3、局限，即受限于当时电子、计算机及自控水平，结果所有的设计方案和产品都未能进入实用阶段，致使多旋翼飞行器的实际应用工作一直停滞不前。上世纪90年代初至2005年，微机电系统（MEMS）技术获得高速发展，为多旋翼飞行器的实用化发展奠定了坚实基础。相关的重大成果主要有：MEMS惯性导航系统成熟，重量只有几克。MEMS去噪声的数学算法成熟。出现了运算速度快、体积小、重量轻的电子计算机（单片机）。2006年，德国MicrodronesGmbH公司正式推出md4-200四旋翼无人机系统，开创了电动多旋翼无人机在专业领域应用的先河，并于2010年推出md4-1000四旋翼无人机系统，在全球专业无人机市场取得

4、成功。另外，德国人H.Buss和LBUSkel在2006年主导了一个四轴开源项目，从飞控到电调等全部开源，推出了四旋翼无人机最具参考的自驾仪Mikrokoptero2007年，配备Mikrokopter的四旋翼像“空中的钉子”一般停留在空中。很快他们又进一步增加了组件,甚至使它半自主飞行。美国Spectrolutions公司在2004年推出DraganflyerIV四旋翼无人机，并随后在2006年推出了搭载SAVS（稳定航拍视频系统）的版本。之前一直被各种技术瓶颈限制住的多旋翼无人机系统突然出现在人们视野中，大家惊奇地发现居然有这样一种小巧、稳定、可垂直起降、机械结构简单的飞行器存在。当这种简

5、单而又现实的可能揉合进了人们头脑中总也挥之不去的飞行梦想时，就极大地激发起了大家对敷翔于蓝天白云的渴望、向往和激情。一时间研究者、投资者和广大的航模爱好者趋之若鹫，纷纷开始多旋翼飞行器的研发、使用和投资，经过5年起步阶段的实验研究、技术积累和市场摸索，逐步拉开了多旋翼无人机大规模发展的序幕。(2)大发展起步阶段2010年是多旋翼无人机大发展元年。在这一年，法国的Parrot公司经过6年努力(2004年至2010年)发布了世界上第一款真正受到大众关注的四旋翼无人机ARJDrone,它不仅控制简单、可实现悬停，还可以通过WiFi将所搭载相机拍摄到的图像传送到手机上，并开放了APl接口供科研人员开发

6、应用。ARDrone性能非常优秀，轻便灵活、操作便捷，最终大获成功。实际上，对促使多旋翼无人机大发展具有重大意义的事件还有是开源飞控代码的公布和发展，因为多旋翼无人机研制最核心的知识还在于飞行控制算法的设计和程序编写。2007年2009年德国最早公布了自己比较完善的MK飞控代码，引来众多爱好者开始研究和自己制作飞控。2010年法国人Alex在模型网站Regroups发布了他的MUltiWii飞控程序，彻底地将多旋翼无人机的制作拉到了“下里巴人”大众化水平。MUltiWii使用数字传感器，通过IIC数据总线传输数据，因此比之前的模拟传感器飞控更加方便且小型化，其使用的控制器也是非常大众化的Ard

7、Uin0,虽然MUlIiWii程序写的并非特别易读，但在硬件方面，直到今天也是最简单、皮实的飞控之一。此后，之前不具备多旋翼控制功能的开源自驾仪纷纷增加了多旋翼这一功能，同时也有新的开源自驾仪不断加入，这极大地降低了初学者的门槛，使制造多旋翼无人机在飞控硬件制作或购买配件组装方面变得比较容易，成本进一步降低。饮水思源，客观地说：正是开源飞控为多旋翼无人机产业大发展铺垫好了广阔深厚的群众基础。与此同时，学术界也开始高度重视和关注多旋翼飞行器技术。2012年2月，美国宾夕法尼亚大学的VijayKumar教授在TED上做出了四旋翼飞行器发展历史上里程碑式的演讲，展示了四旋翼飞行器的灵活性以及编队协作

8、能力。这一场充满数学公式的演讲居然大受欢迎，它让世人看到了多旋翼飞行器的内在潜能，迄今已经有三百多万次观看，是TED成百上千个演讲中浏览量最高的演讲之一。自此之后，多旋翼飞行器受到的关注度迅速提升，成为了新的商业焦点，在全球范围内掀起了股将多旋翼飞行器商业化的热潮，引导多旋翼飞行器进入大规模快速发展期。2)多旋翼无人机的市场定位和发展前景(1)多旋翼无人机的市场定位从多旋翼无人机的应用领域上来看，目前已经由原来微型、轻型无人机发烧友和爱好者为主的娱乐功能向主要用于包括农业、林业、物流、电力、安防、警用、消防、测绘、巡逻、搜救、监测，医疗救护，以及交通运输等广泛应用领域发展，市场空间大大拓展。多

9、旋翼无人机按其应用市场定位级别，包括机型、动力、航时、载重和售价等可以划分为两种：消费级：消费级无人机顾名思义，是用来消费、娱乐的无人机，其承担的大部分任务是拍照，主要以娱乐为目的。机型大多为微型和轻型无人机，旋翼直径小，结构简单、造价低、航时短、载重小，属于航模和玩具性质，比较适合个人使用。售价大约为几千或几万元。工业级：工业级无人机需求直接来源于具体行业，作业环境特殊，对功能的精准定位、环境适应性和可靠性要求更高。机型大多为大中型无人机，具有载重大和续航时间长等特点，售价约为几十万、几百万或几千万元。(2)多旋翼无人机的发展前景随着多旋翼无人机的生产和应用在国内外蓬勃发展，特别是低空、慢速

10、、微轻型多旋翼无人机数量的快速增加，占到民用无人机市场的绝大多数份额，以及多旋翼无人机技术的快速进步和商业销售市场的迅速扩展，人们开始将目光转向大型、快速、便捷、航程大的载人多旋翼飞行器的开发研制，近年来国内外企业先后推出了几种不同的设计方案。现在，多旋翼无人机己经进入快速发展期，发展方向清晰明朗，载人化将是多旋翼无人机今后最重要的转型发展趋势，电动垂直起落飞行器（eVTOL）发展前景极其光明远大，其大发展的趋势不可阻挡。2、JDC科研团队核心成员简介2012年JDC科研团队主要成员对网络上刚刚公开不久的无人机飞控程序进行了比较深入的探讨研究，深受启发，敏感地意识到多旋翼无人机的横空出世，意味

11、着“航空Al时代”已经来临，从而走到一起，经过半年多筹备，于2013年正式成立了无人机科技公司，迈上了10年艰辛奋发的创新创业之路。人才是科研团队最宝贵财富，现将JDC科研团队核心成员介绍如下：1）符长青博士符长青，男，1944年8月28日出生，1967年8月毕业于西北工业大学航空系直升机专业，是我国1978年恢复研究生考试后的第一批硕士、博士，师从中国直升机泰斗王适存教授（是王适存教授带的第一个博士生）。有50多年科研、教学和生产的实践经验，其中有30多年从事直升机和无人机的设计研究，以及20多年从事计算机软件和自动控制系统开发（包括在国外从事计算机软件开发8年）的工作经历。现任JDCTeC

12、hnoIOgylnC（联合开发中心科技股份有限公司）董事长，曾任广东科技学院计算机系教授，以及先后兼职过深圳大学、深圳职业技术学院和深圳信息职业技术学院外聘教授，有10年以上在高等院校及职业技术学院从教的工作经验。与此同时，曾担任国家住建部智能建筑技术专家，深圳市政府信息化专家委员会专家，深圳市节能专家委员会专家，智能建筑杂志编委等职。以专家身份参加过200多次有关信息化建设、航空飞行器产品和无人机大型工程项目方案设计、招标书的编写、招标评审，以及高新科技项目方案论证、技术经济会诊、生产可行性评估、产品定型鉴定等。曾获第一届全国科学大会奖，以及深圳市科技进步二等奖及优秀论文奖等奖励。在国内外公

13、开发行的刊物上已发表的学术论文有114篇，正式出版发行的专著和教材（含博士论文）有20本（见附件1）。其中特别值的一提的是1978年3月所获得的国家级大奖（第一届“全国科学大会奖”），获奖项目是“直升机玻璃钢尾桨结构动力学实验分析”，获奖科研小组成员包括符长青博士在内共计5人，内容是研究匏合材料在直升机上的应用，这在当时在世界上都是最先进的航空复合材料应用科研项目，也是在第一届全国科学大会上为数不多的几项航空工业领域获奖项目之一,符长青博士在计算流体力学领域有较高的学术造诣，在中国直升机泰斗王适存教授（博导）指导下，其博士论文是世界上第一篇采用有限元计算方法研究旋翼气动弹性计算流体力学的学术论

14、文，是世界上第一个把计算流体力学的理论与固体力学有限元计算方法结合起来，推广应用到旋翼流场的计算中，用以解决复杂的旋翼气动弹性力学问题，从而显著提高了旋翼非定常气动弹性载荷的分析精度，并有效地运用到旋翼气动弹性载荷的预测分析中。该博士论文于1985年9月在英国伦敦召开的国际专业学术会议“欧洲第11届宜升机年会”上正式发表，获得了参加会议的世界各国专家的一致好评，会后为SCI索引收录，是当时中国为数不多的几篇SCI论文之一。该博士论文的正式发表是符长青博士为世界计算流体力学的发展做出的一份重大贡献，为旋翼气动弹性有限元计算工业软件发展打下基础。在该论文发表3年之际，1988年12月美国直升机专业

15、学术刊物Vertica特别地专门全文重新转载了该论文，并附有纪念该论文发表三周年的说明文字。现在，该论文提出的旋翼气动弹性力学有限元计算方法，己发展成现代直升机旋翼气动弹性设计中都要用到的工业软件，成为计算旋翼气动弹性力学通用的商业计算方法（工业软件），在世界各国获得了广泛应用。在2012年，当符长青博士正迈入花甲年之际，遇上了多旋翼无人机（航空AI）大发展的世界浪潮刚刚兴起，作为西工大直升机专业毕业生，母校赋予的“热爱航空、献身航空的思想早已融入了每个学子的骨髓，从而让符长青博士如同西工大其他毕业生一样：仿佛听到了祖国已经吹响向航空Al冲锋的号角。促使其本人在原企业退休多年以后，义无反顾地重

16、新加入到无人机科研队伍的行列中，主动参加了一家刚刚成立的多旋翼无人机公司（辽宁天行健航空科技有限公司，后搬到重庆），担任公司副总经理兼技术总监，组建工业级无人机科研团队（JDC科研团队前身）。在董事长曹兵的带领下，公司全体员工团结一心、齐心协力，在极其艰苦的条件下坚持创业、科技创新、攻坚克难，历时5年，成功设计研制出3种工业级型号，其中一种型号于2018年通过了国家消防总局多达十多项严格的专业检测及试飞测试，投入批量生产和销售，这是世界上第一款取得国家消防总局认证的、实用的多旋翼消防无人机型号系列。2016年IO月优步（Uber）公司发布有关城市空中交通（UAM）报告，报告中设想使用电动垂直起落飞行器（eVTOL）,营造城市及其周边乘客和货物运输的新型空中运输系统，解决大城市地面交通堵车严重的问题。优步公司在报告中提出了eVTOL具体的性能要求：电动垂直起降、IOoKm航程、240kmh巡航速度、4座/商载50Ok