心有多高 就能飛多高
清華上演四旋翼小飛機(jī)飛行夜場秀
清華新聞網(wǎng)4月22日電（記者 周襄楠 實(shí)習(xí)記者 林 蘢）夜幕下籠罩的清華大學(xué)學(xué)生紫荊操場的中央，半空中閃爍著七彩的燈光，地面上也有熒光點(diǎn)點(diǎn)，為這里增添了幾絲浪漫、神秘之感，不由得人走近了看去——原來8架小巧玲瓏的飛行器在按照同學(xué)們的指令和遙控盤旋，在暗夜的風(fēng)中彼此保持著剛好的距離，它們時(shí)而懸停在半空中，時(shí)而起飛降落，展示著優(yōu)秀的飛行技能，令周圍觀看的人群不時(shí)發(fā)出贊嘆的聲音。
圖為楊盛遙控四旋翼飛行器起飛。
這就是清華大學(xué)STM32嵌入式協(xié)會(huì)4月18日在紫荊操場舉辦的“四旋翼項(xiàng)目發(fā)布會(huì)”的現(xiàn)場，夜場秀的主角就是清華同學(xué)們研制開發(fā)的四旋翼飛行器。自動(dòng)化系無人機(jī)實(shí)驗(yàn)室、throne團(tuán)隊(duì)、機(jī)器人團(tuán)隊(duì)、電子系無人機(jī)視覺實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)制作的四旋翼飛行器飛行器也都參加了夜場秀，各顯神通。
不要小看了這帶有四個(gè)螺旋槳的“小飛機(jī)”。它不是模型，而是真材實(shí)料的“飛機(jī)”，由清華學(xué)生設(shè)計(jì)主要的飛行技術(shù)內(nèi)核的它能飛起來，絕非易事。
圖為四旋翼飛行器飛行中。學(xué)生記者 李鈞翔 攝
“四旋翼飛行器的技術(shù)核心包括了姿態(tài)航向參考系統(tǒng)、飛行控制器、GPS模塊三大主要部分。四旋翼姿態(tài)航向參考系統(tǒng)包括了加速度計(jì)、陀螺儀、磁羅盤、氣壓計(jì)等傳感器，用于測量飛行姿態(tài)和高度；飛行控制器利用姿態(tài)航向參考系統(tǒng)測量的信息，控制四個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制四旋翼的姿態(tài)，保證四旋翼的穩(wěn)定飛行。在我們團(tuán)隊(duì)進(jìn)行飛行表演的四旋翼飛行器上，前兩部分都是團(tuán)隊(duì)的同學(xué)們自主設(shè)計(jì)制作的。”嵌入式興趣團(tuán)隊(duì)隊(duì)長、清華大學(xué)自動(dòng)化系碩士生楊盛介紹道。
跟筆記本電腦一般大小的四旋翼，到底能飛多高呢？
圖為飛行中的四旋翼飛行器彩燈閃閃。學(xué)生記者 李鈞翔 攝
四旋翼飛行器不同于一般的飛行器，是依靠4個(gè)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，通過改變四個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速控制它的姿態(tài)和飛行方向。它的飛行高度受制于遙控器和數(shù)傳模塊的信號傳輸距離，受續(xù)航能力和大氣特性的影響。“一般來說，3000米是比較合理的最高飛行高度。此外，我們的飛機(jī)，可以不用遙控器自主懸停，經(jīng)過實(shí)踐，在數(shù)據(jù)傳輸電臺可控的范圍內(nèi)，它能夠安全飛上200米的高空并成功返航。”楊盛說。
由于風(fēng)大，為了保證場地觀眾的安全，四旋翼飛行器取消了原定的長距離的飛行表演，但是根據(jù)同學(xué)們的介紹，它能夠達(dá)到60千米/小時(shí)的最大速度。
圖為四旋翼飛行器斜飛。
在隨后的采訪中，楊盛坦言，在2011年的時(shí)候，在調(diào)試的時(shí)候曾經(jīng)被失控的四旋翼飛行器打到胳膊受傷，但是這并沒有影響他們的研究興趣：“我們癡迷于一切能夠飛行的東西。”經(jīng)過研究，他們發(fā)現(xiàn)那架四旋翼的程序編寫有bug，他們隨后更新了程序，到現(xiàn)在他們已經(jīng)記不清做了多少次大大小小的改進(jìn)了。
圖為四旋翼飛行器在200米高空航拍清華。
飛行表演結(jié)束后，他們拿著四旋翼飛行器回到興趣團(tuán)隊(duì)的大本營——紫荊學(xué)生綜合服務(wù)樓410房間。推開門，迎面就是立在正中間鐵架子上五花八門、各種“奇形怪狀”的小小飛行器。此外，墻上掛著、桌上擺著、地上蓄勢待發(fā)的，都是正在或已經(jīng)組裝完成的“小飛機(jī)”。在類似工作坊的環(huán)境里，有人在調(diào)試數(shù)據(jù)，有人在改進(jìn)飛行器，有人在低聲討論，還有更多的人在交流著方才的體悟。
作為清華大學(xué)12支“未來興趣團(tuán)隊(duì)”中的兩支，清華STM32嵌入式協(xié)會(huì)與清華-波音未來航空興趣團(tuán)隊(duì)共同組成了清華學(xué)生的“天空工場”，在“工場”里實(shí)現(xiàn)著自己的“飛天夢”的有60余名同學(xué)，他們來自清華10多個(gè)院系。
編輯：襄樺
