考场上,来一场飞机派对

       1月9日,同济大学航空航天与力学学院举行了一场别开生面的课程考试暨作品展:50余名航空专业的同学分组设计、制作了21架小飞机模型。他们依次答辩,阐述各自飞机的结构设计、制作、强度校核与测试过程。这种新颖的“考试”一改传统的答试卷模式,“设计者”们自豪地拿着自己精心制作的小飞机来宣讲和展示,宛如在举行一场飞机派对。


题图


同学介绍自己制作的飞机1

       参加本次展览的20余架小飞机,款式各异。有自行设计、制作的新型概念双人水上观光飞机、海鸥仿生折形翼飞机,现役的ARJ21、安26、波音787和空客A380客机,还有高仿真的当代知名战机B2、歼31、幻影2000,以及二战的“老爷机”P51野马和雅克54等。这些飞机的材质均为轻木,采用“激光雕刻、手工粘接”工艺,总重量均小于150g。其中,最大飞机的翼展50厘米,最小的仅为15厘米。


飞机答辩会会场


       由于是《飞机结构设计》课程的作品,每架飞机做工都要求精细到结构细节。为此,同学们先在CAD软件中建立飞机的外形;然后,采用“切片法”,布置飞机的框、桁条、翼梁、翼肋、纵墙等结构,并确定结构的尺寸; 接着,在电脑上将结构件排成CAD模板,并通过激光雕刻机切割1-2mm厚的轻木板,加工出飞机的部件;最后,通过强力胶粘结,完成飞机的部装和总装。
      为论证飞机结构设计的合理性,所有飞机都在计算机上建立有限元模型,或采用结构力学方法,计算得到飞机关键部位的应力水平,进而校核飞机结构的强度与变形。此外,同学们还利用高精度激光位移计,测试了模拟气动载荷下各自飞机的刚度,并与理论计算值进行对比。


飞机刚度测试


同学们参观飞机模型展


       任课教师沈海军教授表示,“这些年,我们一直贯彻将小飞机研制与理论教学相结合,旨在全面提高学生们的知识应用、动手操作、试验技巧以及团队协作等素质和能力。目前,航空与力学学院的学生们已自制了近百架各种款式的无人机、微型飞机和航空模型。”
      “从大一到现在,班里的每位同学们都设计或制作过2-3轮的小飞机。这次,我制作、测试的是一架1:100的ARJ21-700模型。” 此次参展的大三同学艾克然木说,“这种将小飞机设计/制作融入航空专业的教学模式,可避免纸上谈兵、无‘机’之谈’,培养了综合能力,使我终身受益。”