国庆期间，精彩纷呈的“2024中国大学生飞行器设计创新大赛总决赛”在河北定州成功举办。开幕式上，各式各样的纯手工飞行器在裁判与学生的操控下腾空而起，冲向蓝天，为现场观众呈现了一场激动人心、自由翱翔于蓝天的视觉盛宴。对于这项大赛，尽管业内人士颇为关注，但外界却知之甚少。出于好奇与打探之心，中经网特地采访了北京航空航天大学的李永新教练，由此展开了一场深入且足以让外界了解此类赛事的谈话。
（李永新，北京航空航天大学航模队主教练，中国AOPA无人机高校技术工作委员会主任委员，中国大学生飞行器设计创新大赛副总裁判长。无人机与航空模型领域资深专家。曾参与国防科技大学无人侦察机科研试飞任务，参与研发中国首型全向矢量推力无人飞艇。带队屡获全国及世界冠军，创造多项全国纪录。任多家无人机公司技术总监及顾问，参与多项国家重点型号无人机科研试飞工作。）
中经总网王文慧：李老师好，我还是头一次参加这个大会，据中国航空学会的聂荣部长介绍，这个赛事已经举办三年了，可以请您详细介绍一下活动的情况吗？
李永新：一直以来，我们这个赛事有一个技术工作委员会，其中包含了众多骨干单位，如国防七子（注：与国防相关的七所顶尖高校），北航、西工大、南航、哈工大、北理工、哈工程、南理工以及南昌航空大学、沈航等都在其中。宁夏大学的张虹波老师是技术工作委员会的主任，2022年我和张虹波作为发起人，建议我们这些高校自主形成一个展示教学和科研成果的活动平台，获得了大家的同意。但这需要有一个专业指导单位，由于我们这些院校大都是中国航空学会的会员单位，请中国航空学会作为指导单位最合适，因此张虹波老师专程从宁夏赶到北京，我们一起找到中国航空学会，并得到了学会的支持，把举办赛事活动的任务接下来了。遗憾的是，张虹波老师去年患病已经去世了。我们这次活动召开的时候特别举行了悼念仪式，来纪念她对这个活动的发展所作出的贡献。
中经总网王文慧：这真是一件遗憾的事情，我相信大家都会永远怀念她的。
李永新：是的。第一届比赛吸引了来自全国88所院校的参加，我们统计了一下，大概有1700人参加了线上比赛。
中经总网王文慧：是因为疫情的缘故才搞了线上比赛吗？线上如何比赛？
李永新：是因为疫情的缘故。我们要求各参赛队伍提交其飞行的全过程原始视频作为参赛材料，这些视频必须未经剪辑。张虹波老师是计算机领域的博士生导师，她对计算机技术有着深厚的了解，能够准确判断视频是否经过剪辑。一旦发现使用技术手段进行剪辑，相关队伍将被取消参赛资格。这样的比赛规则确保了比赛的公平公正。
中经总网王文慧：都比什么？
李永新：比赛一共分为三个方向，一个是工程验证类，具体项目我们称之为“机翼静载”。在这个项目中，要求参赛者只能使用木材来制作机翼构架，不能使用其它任何材料，比如金属或复合材料，都不被允许。机翼构架的重量限制在200克以内。同时，对翼形的厚度也有具体规定，既不能过厚也不能过薄。参赛者需要将机翼安装在我们的实验台上，通过下方加载的方式逐渐增加重量，直到机翼发生破坏。在破坏时，哪个机翼承载的重量最重，哪个就是第一名。这就是我们的工程验证项目，是考察学生们对结构、材料以及粘接技术等方面的掌握程度，实际上它涉及到了工程力学和材料力学方面的知识。
还有一个是航天类，具体项目就是火箭项目。有一种航模火箭的比赛只需要一个人点燃火箭，让它升空后开伞降落。老师们经过讨论决定，要设立一种新型的火箭比赛项目。在这个项目中，火箭不仅要飞得高，还要在内部安装一个高度计。我们设定了一个40米的高度限制，如果火箭超过这个高度或低于这个高度，都将被扣分。
中经总网王文慧：限高？这种要求是要达到什么目的？
李永新：精准！你需要控制火箭在达到40米高度时能够准确开伞。不仅如此，火箭内部还需设计一个小型飞机，在火箭到达指定高度并开伞后，这架小型飞机能够顺利弹出，并且能够遥控操作，滑翔飞行至我们指定的着陆点。
中经总网王文慧：您这会不会难倒一批人参加，没人敢来呀。
李永新：不难，从第一年的88所院校参与，到如今已经增长到120所，仅用了三年的时间，这一增长势头非常迅猛。赛事的设计上，我们紧跟国际潮流，比如在火箭项目，其前身可以追溯到航天飞机，在飞机下方装有大型助推器的飞行器，火箭把飞机推上去。现在最新的空天飞机体积小巧且无人驾驶，被包裹在火箭的头罩内，发射至太空后从火箭中分离出来，在太空中飞行，并最终通过滑翔方式着陆在指定的着陆场。
我们的项目是将飞机装载于类似箭体的结构中，这与空天飞机的设计理念相似。当到达指定高度后，箭体会开伞，同时将飞机抛出，飞机随后滑翔返回至指定地点。因为它主要在大气层内部进行，所以我们称之为“航天飞机发射与返回”项目。但实际上，它更像是空天飞机的一个缩小版。
中经总网王文慧：如果不介绍说明，外行人根本参不透这是个什么赛项。
李永新：比赛一共9项，剩下的7项都是跟飞行相关。其中有一个专门比载重，我们规定了统一的电机，包括转速等各项参数都要求一致，并且电机的使用数量也有限制，电池的使用也做出了严格限制，无论是电池的容量还是电压都有明确的规定。我们的目的是：不拼动力拼设计。这样做的目的是为了避免大家通过单纯提升电机性能，或增加电池容量来取得优势。
我们希望，在动力方面，大家的投入成本是一致的，将重点放在“如何提高控制精度和整体效率的飞机设计上”。这个比赛项目我们称之为“限时载运”，要求在规定的时间内，通过多次往返运输网球，最终运输网球数量最多的队伍获得第一名。
中经总网王文慧：我在参观组装飞机的库房里，还真就看到了这个设计。我问了一组参赛学生，他们说最高可以往返3次，运载了300多个网球，时间限定在6分钟。
李永新：我们还有一项比赛是关于太阳能的。在当今新能源、高科技的背景下，太阳能飞机的比赛主要比拼2个方面，一是高度，在限定的重量下，看谁的飞机能飞得更高；另一方面，我们设置了重量限制，飞机的自重不能超过一公斤，这相当于限制了飞机的大小。重量跟大小其实是密切相关的，由于这个限制，飞机上的太阳能电池板的数量也必然受到局限，不可能无限制地增加，否则就会超重。起飞之后开始计时，选手有5分钟的时间来完成起飞和着陆。如果超过5分钟还未着陆，则得0分。在这5分钟之内，比的是谁飞得更高。目的是在最短的时间内通过太阳能动力来比较飞行的效率，既考虑了飞行高度，又使用了新能源。
还有一个是多旋翼模拟搜救项目。现在旋翼类的飞行器很多，包括eVTOL也是多旋翼的。这个项目是“救援”，要求飞行器识别远处的危险化学品标识，然后将载荷投放到指定的桶里，比赛时我们用的载荷是水，实际应用可以是灭火弹。与其它比赛不同的是，这个飞机一旦起飞，就不能再进行人为控制，所有的过程，包括识别、投放和返回，都是完全自主的。
中经总网王文慧：这里面包含哪些技能？
李永新：编程、飞机的设计，包含了定位，图像识别，精准投放，而且这一切都是飞机自动完成。这种飞机，日常可以用来灭火、救援。
中经总网王文慧：如果是应急救援，那么目前这项技术应该是已经成熟了吧？选手是直接采用了已经成熟的技术，还是在这个基础上进行了创新呢？
李永新：市场上能够买到的自驾设备虽然是开源的，但只具备基本的功能，需要学生自己编写比赛要求内容所相应的程序，需要自行编程，并且要考虑到图像识别的精准性、飞机在新空间中的定位，以及如何实现全程自主操作。另外，还有限定条件，比如飞机的轴距，不能超过550毫米，目的是避免成本过高。
这项技术具有很强的实用性。比如，有人在海里溺水时，我们可以操控飞机飞过去，扔下救生圈或其它救援设备来救人。这些都是它可能的应用场景，前景非常广泛。
中经总网王文慧：所以说考的难度也是蛮大的。
李永新：我们的比赛对象是大一到大四的学生，他们在大一大二时主要学习的是基础课程，还未涉及专业课程。在这个阶段，他们就深入了解飞机，自行编写程序，进行图像识别等多项工作。
我们开设这个项目的主要是因为，不能仅仅将比赛局限于航空器本身，多旋翼项目恰好与众多大学的计算机专业相结合，90%甚至更多的大学都设有相关专业，这有助于吸引更多学生参与。
此外，在学生毕业时，多旋翼和eVTOL等领域都非常热门。我们就和中国私人飞行器拥有者协会建立了联系，获得了他们的支持。如果选手在我们的比赛中获得多旋翼项目的第一名或一等奖，我们将直接为选手颁发一个无人机操控合格证。因为你的水平已经很高，甚至可能超过了一般学习者的水平，所以你完全值得拥有这个证书。
中经总网王文慧：哇。那您这个奖励机制蛮惊喜的。
李永新：我们没有把这个比赛局限在航空航天领域，希望惠及更多的学生，考虑到大多数学校都设有计算机专业，让计算机专业的学生也能参与进来。多旋翼飞行器虽然在市面上能购买到，但都需要进行编程、调参并完成各项任务，其实难度是相当大的。
中经总网王文慧：我觉得您这个比赛设置的太有意义了。我刚刚完成对航空学会林左鸣理事长的系列专访，主要探讨了低空经济的意义及其未来的发展方向。我举了一个例子，就是美国灾难大片《2012》中的诺亚方舟。如果在山区，那么救命的诺亚方舟是什么呢？这个时候，能够飞起来的小型飞行器就显得尤为重要了。因此，这项赛事，实际上是在为我们国家的低空经济产业发展，储备大量的人才。
李永新：是的，这些学生毕业后就能直接充实到这个产业中，他们的工程实践能力都非常强，可以说都是未来的精英。
还有一个项目叫对地侦察与打击，有些项目我们设计的都与当前世界局势密切相关。侦察打击项目涉及固定翼飞机。选手需要制作一架小飞机，这架飞机必须能够放入我们规定的容器内，容器的三边长均不能超过1.6米。比赛时，需要将这架飞机装入盒中，并在4分钟内完成组装。随后，选手会有6分钟的时间来完成任务，整个流程共10分钟。飞机组装完成后，操作起飞，一旦起飞，飞机就要完全自主的完成对目标区三组数字的识别并取中位数的目标进行投放载荷（一瓶矿泉水），命中目标可获得加分，投放完成后返回着陆区降落，整个过程必须飞机自动完成，不许人工干预。
中经总网王文慧：咱们这大学生能力都这么强了吗？
李永新：关键在于培养。实际上，我们大学生的动手能力普遍有待提高，通过我们这种比赛的锻炼，这些孩子将来有望成为中国在航空航天领域，特别是无人机领域的佼佼者。值得一提的是，第一张邮政物流无人机牌照0001号就是颁发给杭州迅蚁的，迅蚁的CEO章磊正是北航航模队的老队员。上海商飞飞行物理部副部长吴大卫，西安603所王立波，北京天峋科技有限公司创始人王川，都是北航航模队的队员。
中经总网王文慧：出去都能独当一面了。
李永新：所以，我认为中国大学生在理论学习方面表现优秀，理论水平很高，我们的比赛和航模队存在的意义，就是给大学生们提供一场系统且小规模的工程实践。
我们所说的飞行器，是一个广义的概念，包含了所有在大气层内或大气层外飞行的飞行器，包括固定翼飞机，多旋翼飞行器、火箭等等。学生们将从设计、计算、制造到飞行，完成整个流程的实践。这样，当他们步入社会时，就会比那些只爱读书的大学生更具竞争力，这才是中国未来的希望所在。
中经总网王文慧：中国之所以培养了大量偏向理论知识的大学生，是因为缺乏实践动手的环境。我一直认为这是从小到大的教育环境中，各类实践活动和比赛相对较少导致的。这两年情况虽然有所改变，开始增加了一些实践活动和赛事，但整体上来说，仍然需要更多的改革和努力来促进学生的全面发展。
李永新：不完全是，早就有这种赛事的。我小时候就热衷于玩航空模型。之所以发展到现在，家长更倾向于让孩子们参加各种补习班，因为高考竞争激烈，大家担心把时间花在兴趣爱好上，就会耽误学习，进而影响考上好大学的机会。
我们现在所说的高考，其实就相当于古代的科举。但古代的科举还有文状元和武状元之分，文状元擅长写八股文，而武状元则擅长打仗，至少他们还有一定的实践能力。你不能说文官不会打仗，也不能说武官不能处理文职事务，他们都必须通过考试。然而，我们现在的选拔机制却似乎只依赖一个渠道——考试。
我在北航这么多年，遇到过一些学生，他们的生活自理能力真的让人担忧。到我这来，我甚至都得教他洗衣服，有的人连用洗衣机都不会操控。我们北航的航模队曾经六次获得世界冠军，在去英国比赛的时候，我让学生刷碗，结果他用了半瓶浓缩洗涤灵。我问他：“你不知道这是浓缩的吗？”他回答说：“老师，我没用过这东西，我不知道应该用多少。”
中经总网王文慧：以您的经验来看，未来在社会上，动手能力是否重要？
李永新：关键是核心竞争力，光靠动嘴不行，特别是在科学技术领域。工程技术说到底是动手的科学。如果你只是空谈理论、计算，那么这些理论如何体现其价值呢？就像马斯克一样，我们这个行业的人都认为他很了不起，是因为他从不夸夸其谈，而是说到做到。他完成任务的效率和成本都超乎想象。这背后的原因，是他从小受到的父母教育和他个人的兴趣爱好，使他自然而然地成长为了一名出色的工程师。我们应该重视实践能力和创新能力的培养，而不仅仅是停留在纸面上的研究和理论探讨。
中经总网王文慧：所以说通过举办这个赛事，您的感悟和发现是什么？
李永新：我的观点是，天下没有不好的学生，只有不够优秀的老师或者不够完善的教育制度。在工程实践和培养大学生的道路上，我们应该认识到，每个人都有其独特的天赋和志向，有些人可能天生适合文学，有些人则可能天生就是科学家或工程师。我希望能提供一种有效的渠道或遴选机制，让更多的有志于某项事业的学生，不要考虑是高中还是大学，能够更快地进入工程实践、科学研究或成为工程师的领域。
不要像过去，有些孩子为了拿到文凭、找到工作，他们不得不勉强自己。比如有些人学的是航空航天专业，毕业后却选择去银行工作，只是因为银行薪资更高。这样的教育结果，对于国家航空航天事业的发展来说，无疑是毫无意义的。因此，我们需要注重培养学生的兴趣和志向，让他们在自己热爱的领域发挥最大的潜力。
中经总网王文慧：所以说创新、创造，源自于兴趣爱好。
李永新：对，兴趣是最好的老师。美国NASA有一位著名的工程师曾经说过，真正热爱航空的人，似乎世界上只有两种：一种是疯子，另一种就是天生血管里仿佛流淌着航空煤油的人。航空就是他们的一切，他们的生活、思想、所有行动都与之紧密相关。就像马斯克一样，他每天思考的就是如何将火箭发射出去再安全回收，如何登上月球、火星，他的心中只有这些，没有其他杂念。
中经总网王文慧：我很想与您深入探讨一下，据我所知包括家长在内，大家都很看重“白名单”活动。从长远来看，即便没有“白名单”的活动，对于个人的未来发展究竟有没有意义？
李永新：我们当然也希望能够进入白名单。因为这能让更多的学校、社会和学生受益。目前，我们这个比赛有很多学生是自费参加的，他们乘坐最便宜的火车，住最便宜的宾馆，甚至购买器材也要自己掏钱。他们这么做，完全是出于情怀，出于内心对这项事业的热爱和追求。
中经总网王文慧：这样的人比较少吧。
李永新：不少。您到时候可以去查证，会发现很多学校都面临类似的情况，他们甚至连自己的队服都买不起。有一所来自哈尔滨的学校，学生们坐着绿皮火车，历经两天一夜，从哈尔滨赶到这里参加比赛，都是自费。
我们曾向高等教育学会咨询过，因为航空航天本身就是一个相对偏门的方向，很多学校都没有设立航空航天专业。在我们参赛的120所学校中，大概只有30所是专业院校，剩下的90所都是非专业院校。虽然大家并不是为了进入白名单而参赛，但我们还是会努力争取进入进入白名单，让更多的学生受益，吸引更多的学生参与，为国家培养更多的人才。
中经总网王文慧：看来，非专业的学科并没有挡住对这方面的热爱。
李永新：对，我们设的项目比较科学，计算机科学专业的也能参与。比如刚才介绍的对地侦察与打击项目，参赛者在飞机上装载250毫升的水，我们会给出目标区的大概方位，需要飞机自己去侦查。目标区会有三个数字，需要自动识别出中位数，比如说是1、2、3中的2。在投掷时，必须将水平投到“2”上，投到“1”或“3”上都会扣分，整个过程需要自主完成。
中经总网王文慧：我一个外行，听起来这些规则都比较苛刻。今年这么多院校来参加，具体是多少人呢？
李永新：120所院校，算上分站赛，人数已经超过3000了。我对这个规模感到非常高兴，在航空航天大类的大学生比赛中，我们是参赛人数最多、水平最高、影响力最广的，而且这是独一无二的，没有之一。这真的非常好。
中经总网王文慧：我能看出你很激动，毕竟你们为此付出了很多心血和努力。我觉得，尤其是作为教育者，能够拥有超越眼前的视野，为孩子、为国家的未来设计得更加美好，并且不遗余力地去实践这些理念，这样的教育者无疑更值得我们的钦佩与尊敬。在此，我要感谢您和所有参与者的辛勤付出，是你们的努力让这一切成为可能。期待这次大赛能够取得更加辉煌的成绩，再次谢谢您。
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