2024年11月，由共青团中央、中国科协、教育部、中国社科院、全国学联和承办地省级人民政府共同主办的第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛“揭榜挂帅”专项赛终审决赛圆满结束。由机械与精密仪器工程学院王建磊副教授带队指导的，在航空工业第一飞机设计研究院“考虑智能控制的纵向静不稳定先进布局验证机”的比赛方案中，以“‘驭风智翼’基于鸭式气动布局的飞行器设计及验证”项目斩获全国特等奖。

参赛项目理念

王建磊团队决定以静不稳定为切入点进行揭榜解题。纵向静不稳定是一种创新的飞机设计理念，它通过调整飞行器重心与气动焦点的位置关系，使飞行器在保持操控稳定性的同时，获得更高的机动性和更好的气动性能。

在传统设计中，飞行器的重心通常位于升力中心前方以确保稳定性，而纵向静不稳定设计则将重心放置在升力中心之后，飞行器的动态不稳定性提高。这一设计可通过智能控制系统来弥补不稳定性，实时调整飞行姿态。

此外，该设计可以减少飞行器的气动阻力，提高燃油效率，并增强飞行器在高速机动中的表现。通过基础涡格法气动仿真，针对静不稳定姿态下掠角，具体翼展等参数进行微调。对其在模拟风洞测试中出现的问题进行了优化，将整体剖面优化为抗扭性能更好的上拱下框形状，并通过优化流线型设计减小阻力，同时为鸭翼提供翼台。根据整体阻力表现，将前侧机头收束，将实际计算所得3-5度攻角作为平飞姿态重新调整防火墙与整机身安装角度，调整贴近鸭翼翼台与主翼距离，有效发挥涡升力。测试平台完善后，采用较为成熟的飞行自动控制软硬件对其加以辅助控制，并在本机外构建了一个闭环控制系统，由风标联动电位器，将读取到的角度通过串级pid运算实现对鸭翼的控制，进而实现对俯仰姿态发散的抑制。

在赛事筹备的日日夜夜里，王建磊团队反复修整项目，咬紧牙关，跨越了一道又一道的技术障碍。对团队成员而言，这次“揭榜挂帅”不仅是对专业成果的实践检验，更是自我成长与蜕变的宝贵历程，而在这过程中收获的成长，无疑是最为珍贵的奖赏。

最后再次祝贺王建磊团队在“揭榜挂帅”赛道斩获特等奖。

赛事简介

“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛被誉为当代大学生科技创新的“奥林匹克”盛会。“揭榜挂帅”专项赛以“你来挑，我来战”为主题，崇尚“英雄不论出处，谁有本事谁揭榜”，秉承“以国家重大需求为导向、以竞争协同机制为手段、以解决实际问题为目标”的思路，聚焦“卡脖子”技术，瞄准社会重大课题及现实问题，以“政企发榜、竞争揭榜、开榜签约”的方式，通过“征榜—发榜—竞榜—评榜—夺榜”，由政府、企业等单位提需求出题，组委会面向高校和社会广发“英雄帖”，高校学生团队和青年科技人才团队打擂揭榜。本年度“揭榜挂帅”专项赛共吸引2.7万余人参加，共有6500余件参赛作品，最终来自全国410余所高校和企业的1950余件作品入围终审决赛。