鄭州航院飛行器創新實驗室隸屬於鄭州航空工業管理學院航空工程學院航空實驗中心，是面向全校本科生設立的開放性創新科研實驗場所。實驗室於2011年正式成立，成員由自願報名並通過選拔產生，分別來自全校各個學院。擁有雷射雕刻機、3D印表機、示波器、德國小型車床、銑床、台鑽等多種設備使用資源。
飛行器創新實驗室下設設計部、工藝部、飛控部三個部門。
飛行器創新實驗室持續研發多款固定翼無人機、旋翼機以及特種飛行器。自2011年至2019年，飛行器創新室製作出“海鷗I”、“海鷗II”、“比翼鳥”、“鷹鴞”、“靈雀”等無人機模型，參與了數次“網際網路+”、“挑戰杯”等創新創業比賽。
2017年，飛行器創新實驗室的作品獲得“網際網路+”全國總決賽銅獎、“挑戰杯”競賽三等獎、第十三屆“挑戰杯”河南省大學生課外學術科技作品競賽特等獎，並在中國國際飛行器設計挑戰賽中獲得優異成績。
2018年8、9、10月，飛行器創新實驗室的作品獲得中國國際飛行器設計挑戰賽全國第二名，獲得河南省“網際網路+”大賽一等獎，在未來飛行器設計大賽河南賽區專業組獲得一等獎。
2019年7月，在河南省“網際網路+”比賽中獲得三個一等獎，在同年的河南省“挑戰杯”比賽中獲得一個特等獎、數個一等獎與二等獎。在中國國際飛行器創新挑戰賽中獲得科技創新一等獎的優秀成績。其中實驗室成員華傑、李德堅等曾發表數篇論文，劉帥博曾負責《戰狼2》、央視紀錄片《大宋》《長江源》《大國工匠2》等的航拍工作。
基本介紹
- 中文名：鄭州航院飛行器創新實驗室
- 外文名：Aircraft Innovation Laboratory of Zhengzhou Institute of Aeronautics
- 成立時間：2011年
- 屬性：本科院校院級重點組織
- 主管部門：鄭州航空工業管理學院航空工程學院
發展簡介,部門設定,獲獎記錄,主要作品展示,
發展簡介
“飛行器創新實驗室”成立於2011年。實驗室成員自由組合，形成團隊，並在航空工程學院全體老師的指導下，使用相關設備與儀器，設計、製作並驗證自己的創新設計。
鄭州航空工業管理學院航空工程學院現有教師120餘人，其中教授15人、副教授30人，具有博士學位的教師61人、目前，擁有全國優秀教師1人、河南省教學名師1人、河南省師德先進個人1人、河南省學術技術帶頭人2人、河南省教育廳學術技術帶頭人7人、河南省科技創新傑出人才2人、河南省科技創新傑出青年1人、河南省高校科技創新人才1人、河南省高等學校青年骨幹教師11人。
飛行器創新實驗室的現任指導教師隊伍：
指導老師趙輝，博士、教授；
指導老師王曉璐，博士、副教授；
指導老師劉戰合，博士、副教授；
指導老師代君，博士、講師；
指導老師張超，博士、講師；
輔導老師：航空工程學院全體教師。
實驗室成員均為鄭州航院大一至大四年級的在校學生，大部分學生來自航空工程學院。其中實驗室成員華傑、李德堅等曾發表數篇論文，劉帥博曾負責《戰狼2》、央視紀錄片《大宋》《長江源》《大國工匠2》、綜藝節目《極速少年》的航拍工作，參與電視劇《兵臨棋下》、《如若巴黎不快樂》的航拍工作，多次參與各類宣傳片的拍攝與製作。
部門設定
飛行器創新實驗室部門簡介：
飛行器創新實驗室下設設計部、工藝部、飛控部三個部門。
- 工藝部以製作飛行器為主，新成員主要學習使用相關工具，了解飛行器的結構，掌握各種材料的特點。
- 飛控部的主要工作為對全新飛行器進行試飛驗證，新成員主要學習操縱、調試飛行器，並學習自主/輔助飛行器控制系統的嵌入式控制。
鄭州航空工業管理學院為飛行器創新實驗室提供了3D印表機、雷射雕刻機等必備的大型設備，以及一定的資金支持，為飛行器創新實驗室的活動開展提供了必要條件。航空工程學院的全體指導老師均參與到飛行器創新實驗室的實踐項目中來，為學生的創新創業探索保駕護航。
現今飛行器創新實驗室每年都會組織團隊，參加網際網路+大學生創新創業大賽、挑戰杯——全國大學生課外學術科技作品競賽、創青春全國大學生創業大賽、中國國際飛行器設計挑戰賽等一系列比賽，完成“知識——成果——競賽”的轉化。
獲獎記錄
鄭州航院飛行器創新實驗室歷年獲獎項目總覽：
獲獎時間 | 項目名稱 | 獲獎類型 |
2011年 | “雪野湖”杯科研類航空航天模型錦標賽K3B項目單項團體第三名 | |
2012年 10月 | 2012年科研類全國航空航天模型錦標賽太陽能模型飛機設計飛行 三等獎 | |
2012年科研類全國航空航天模型錦標賽科技創新評比 太陽能飛行器整體設計 三等獎 | ||
2012年科研類全國航空航天模型錦標賽遙控電動模型滑翔機競技（P5B）第三名 | ||
2012年科研類全國航空航天模型錦標賽遙控電動模型滑翔機競技（P5B)團體第二名 | ||
2013年5月 | 多功能太陽能遙控飛機鄭航挑戰杯一等獎 | |
2013年 9月 | 中航工業杯第二屆國際無人飛行器創新大獎賽創意賽 創意優秀獎 | |
中航工業杯第二屆國際無人飛行器創新大獎賽創意賽 創意優秀獎 | ||
中航工業杯第二屆國際無人飛行器創新大獎賽 競技賽像真遙控模型表演賽競技優秀獎 | ||
中航工業杯第二屆國際無人飛行器創新大獎賽 競技賽像真遙控模型表演賽競技優秀獎 | ||
中航工業杯第二屆國際無人飛行器創新大獎賽 競技賽像真遙控模型表演賽競技優秀獎 | ||
中航工業杯第二屆國際無人飛行器創新大獎賽創意賽 創意優秀獎 | ||
中航工業杯第二屆國際無人飛行器創新大獎賽創意賽 創意優秀獎 | ||
中航工業杯第二屆國際無人飛行器創新大獎賽 競技賽像真遙控模型表演賽競技優秀獎 | ||
2014年 | 大聯大全國智慧型飛行器設計大賽季軍 | |
科研類全國航空航天模型錦標賽垂直起降載運 三等獎 | ||
科研類全國航空航天模型錦標賽垂直起降載運 二等獎 | ||
2014年 10月 | 2014年科研類全國航空航天模型錦標賽電動滑翔機（P5B)二等獎 | |
2014年 12月 | 串置翼布局太陽能無人機的設計優秀 | |
2015年 8月2日 | 新安集團杯2015科研類全國航天模型（建德）公開賽 垂直起降載運 三等獎 | |
2015年 10月2日 | CADC中國國際飛行器設計挑戰賽 科技創新評比 雙層串列翼無人機 二等獎 | |
CADC中國國際飛行器設計挑戰賽 垂直起降載運 二等獎 | ||
2015 | 第十二屆河南省大學生挑戰杯 特等獎 | |
2015年8月2日 | 新安集團杯2015科研類全國航天模型（建德）公開賽 遙控固定翼模型穿越龍門飛行三等獎 | |
新安集團杯2015科研類全國航天模型（建德）公開賽 垂直起降載運 二等獎 | ||
2015年 10月3日 | 中國國際飛行器設計挑戰賽 垂直起降載運 一等獎 | |
2015年 5月 | CADC科研類全國航空航天模型公開賽 限時空投對抗 第四名 | |
CADC科研類全國航空航天模型公開賽 限時空投對抗 季軍 | ||
中航工業杯第三屆國際無人飛行器創新大獎賽 創意賽 優秀獎 | ||
2015年 10月 | 第八屆全國三維數位化創新設計大賽三等獎 | |
CADC科研類全國航空航天模型公開賽信息工程大學站電動滑翔機二等獎 | ||
2015 年 | 鄭州航院挑戰杯一等獎 | |
河南省挑戰杯三等獎 | ||
15年鄭州航院飛行器設計大賽二等獎一項三等獎一項 | ||
2016年 | CADC中國國際飛行器設計挑戰賽 一等獎 | |
CADC中國國際飛行器設計挑戰賽 垂直起降載運 二等獎 | ||
CADC中國國際飛行器設計挑戰賽 垂直起降載運 三等獎 | ||
CADC中國國際飛行器設計挑戰賽 第三名 一等獎 團體第八 | ||
2017年 | 鄭航挑戰杯特等獎 | |
鄭航挑戰杯一等獎 | ||
鄭航挑戰杯一等獎 | ||
鄭航挑戰杯二等獎 | ||
鄭航挑戰杯二等獎 | ||
鄭航挑戰杯二等獎 | ||
鄭航挑戰杯二等獎 | ||
河南省挑戰杯 特等獎 | ||
河南省挑戰杯 一等獎 | ||
河南省挑戰杯 一等獎 | ||
河南省挑戰杯 二等獎 | ||
河南省挑戰杯 二等獎 | ||
河南省挑戰杯 二等獎 | ||
河南省挑戰杯 二等獎 | ||
第三屆中國大學生網際網路+ 國賽銅獎 | ||
2017河南省“網際網路+”創新創業大賽一等獎 | ||
2017“創啟未來”創新創業大賽全國三等獎 | ||
CADC總決賽 模型火箭運載與返回（水火箭） | ||
CADC總決賽 模型火箭運載與返回（水火箭） | ||
垂直起降載運一等獎 第一名 | ||
垂直起降載運單項團體 第二名 | ||
2018年8月 | “鴻鵠，飛翼式布局運輸機” | 第八屆“創新杯”未來飛行器設計大賽 河南賽區專業組 一等獎 |
“W-1型風斗雙翼戰術運輸機” | 第八屆“創新杯”未來飛行器設計大賽 河南賽區專業組 二等獎 | |
“可變傾轉多旋翼戰術運輸機” | 第八屆“創新杯”未來飛行器設計大賽 河南賽區專業組 二等獎 | |
“希望號”戰術運輸機” | 第八屆“創新杯”未來飛行器設計大賽 河南賽區專業組 三等獎 | |
“白鯨”戰術運輸機” | 第八屆“創新杯”未來飛行器設計大賽 河南賽區青少組 一等獎 | |
“巨靈神戰術運輸機” | 第八屆“創新杯”未來飛行器設計大賽 河南賽區青少組 二等獎 | |
“海燕兩棲戰術運輸機” | 第八屆“創新杯”未來飛行器設計大賽 河南賽區青少組 二等獎 | |
“Y-2隱形戰略運輸機” | 第八屆“創新杯”未來飛行器設計大賽 河南賽區青少組 三等獎 | |
“鯤式戰術運輸機” | 第八屆“創新杯”未來飛行器設計大賽 河南賽區青少組 三等獎 | |
“信鴿號戰術運輸機” | 第八屆“創新杯”未來飛行器設計大賽 河南賽區青少組 三等獎 | |
CADC建德選拔站 模型水火箭助推太空飛行器 一等獎（第一名） | ||
CADC建德選拔站 模型水火箭助推太空飛行器 三等獎 | ||
CADC建德選拔站 模型火箭運載與返回獲 三等獎 | ||
2018年9月 | W-1型風斗雙翼戰術運輸機 | “創新杯”第八屆全國未來飛行器設計大賽 獲得國賽專業組 優秀獎 |
鴻鵠，飛翼式布局運輸機 | “創新杯”第八屆全國未來飛行器設計大賽 獲得國賽專業組 優秀獎 | |
”希望號”戰術運輸機 | “創新杯”第八屆全國未來飛行器設計大賽 獲得國賽專業組 優秀獎 | |
“白鯨”戰術運輸機 | “創新杯”第八屆全國未來飛行器設計大賽 獲得國賽青少組 優秀獎 | |
2018年10月 | CADC總決賽 模型水火箭助推太空飛行器單項團體第二名 | |
CADC總決賽 模型水火箭助推太空飛行器一等獎 | ||
CADC總決賽 模型水火箭助推太空飛行器二等獎 | ||
CADC總決賽 垂直起降載運三等獎 | ||
CADC總決賽 垂直起降載運三等獎 | ||
CADC總決賽 大縫道多段翼垂直起降載運飛機設計與驗證二等獎 | ||
河南省“網際網路+”創新創業大賽一等獎 | ||
2019年3月 | 新型可變布局農用物流無人機 | 第十六屆“鄭航挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽 特等獎 |
面向高端穩定性的立式環形翼飛行器 | 第十六屆“鄭航挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽 一等獎 | |
雙子星-模組式無人空中運輸平台 | 第十六屆“鄭航挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽 二等獎 | |
混合翼身布局多功能支線運輸機 | 第十六屆“鄭航挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽 二等獎 | |
面向區域複雜任務的小型高速飛翼布局無人機 | 第十六屆“鄭航挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽 三等獎 | |
2019年5月 | 新型可變布局農用物流無人機 | 第十四屆“挑戰杯”河南省大學生課外學術科技作品競賽 特等獎 |
雙身騎士-模組化無人空中運輸平台 | 第十四屆“挑戰杯”河南省大學生課外學術科技作品競賽 一等獎 | |
多用途高穩定性立式環形翼飛行器 | 第十四屆“挑戰杯”河南省大學生課外學術科技作品競賽 二等獎 | |
面向區域複雜任務的低空高速飛翼布局無人機 | 第十四屆“挑戰杯”河南省大學生課外學術科技作品競賽 三等獎 | |
第十四屆“挑戰杯”河南省大學生課外學術科技作品競賽 三等獎 | ||
2019年6月 | 靈雀-可變翼農用運輸無人機 | 第五屆“網際網路+”大學生創新創業大賽校賽 一等獎 |
鷹鴞-低空高穩定性航測無人機 | 第五屆“網際網路+”大學生創新創業大賽校賽 一等獎 | |
比翼鳥-模組化吊艙電商物流無人機 | 第五屆“網際網路+”大學生創新創業大賽校賽 二等獎 | |
模組化多功能農用無人機 | 第五屆“網際網路+”大學生創新創業大賽校賽 優秀獎 | |
面向區域複雜任務的低空高速飛翼布局無人機 | 第五屆“網際網路+”大學生創新創業大賽校賽 優秀獎 | |
2019年7月 | 比翼鳥-模組式貨倉都市群物流無人機 | 2019河南省“網際網路+”大學生創新創業大賽 一等獎 |
靈雀-可變翼運輸無人機 | 2019河南省“網際網路+”大學生創新創業大賽 一等獎 | |
鷹鴞-高穩定性環形翼航測無人機 | 2019河南省“網際網路+”大學生創新創業大賽 一等獎 | |
2019年10月 | 基於半環形翼增升結構的可摺疊超短距起降飛行汽車-飛鳶號 | 2019CADC中國國際飛行器設計挑戰賽總決賽 科技創新評比 一等獎 |
多控制面創新型連線翼布局垂直起降飛機的設計與最佳化 | 2019CADC中國國際飛行器設計挑戰賽總決賽 科技創新評比 三等獎 | |
2019CADC中國國際飛行器設計挑戰賽哈爾濱分站賽 模型水火箭助推太空飛行器 三等獎 | ||
2019CADC中國國際飛行器設計挑戰賽總決賽 模型水火箭助推太空飛行器 三等獎 | ||
2019CADC中國國際飛行器設計挑戰賽總決賽 垂直起降載運 三等獎 |
主要作品展示
(一)sea swallow 水上無人機設計
三維建模圖
實物圖此水上無人機便是基於目前國內的現實需求，以及水上無人機面臨的種種問題所而設計研發，集空氣動力學、流體力學、自動控制技術、碳纖維複合材料技術等多門技術集成的高科技產品。並且水上無人機也並不是一個單獨的無人機產品，而是一個由飛行器、微波鏈路、負載雲台、電子設備、地面站、遙控器及充電設備等構成的水上無人機系統。概括來說有以下幾個特點：
（1）船身式機身設計，船形機身前部有抑波槽，兩側有擋水板，通過增大水上飛機船身的長寬比和斷階整流以及抑波技術，減輕了水動載荷，改善了水動力性能。使得水動阻力明顯減小，滑行穩定性、撞擊過載、耐波性得到提高。
（2）增大展弦比，並在機翼前緣設計了長度超過翼展30%的縫翼縮短了飛機的起降距離。使其對水況的要降低，提高其在較為窄小的湖泊河流上的起降能力。
（3）通過對陸基無人機自主著陸系統更改、最佳化，使其能夠自主控制無人機在不同的水麵條件下起飛降落。該系統包含速度控制子系統和姿態控制子系統。速度控制子系統由速度動態逆控制器和油門切換模組組成，姿態控制子系統由海浪濾波器、俯仰角反步控制器、高度PID控制器、俯仰角切換模組和T--S模糊推理模組組成。
創新性提出盒式連翼布局水上無人機，新型盒式布局採用後掠上反前機翼、前掠下反後機翼，前後機翼翼尖由後掠端板相連呈盒狀布局形式，採用中等後掠角和小展弦比的垂直尾翼，這種布局的飛機通過機翼相互連線, 有利於提高機翼的結構強度，承受更大的翼載荷，防止機翼顫振。
該款水上無人機在2016 CADC中國國際飛行器設計挑戰賽的創新評比比賽中取得一等獎的好成績，並在河南省“挑戰杯“科技製作A類作品中勇奪特等獎。2017挑戰杯學術作品競賽國賽三等獎。
（二）“比翼鳥”——模組化貨艙都市群物流無人機
結構圖
實物圖該產品將投入都市群物流快遞市場以及高附加值生鮮冷鏈運輸市場，項目將都市群間（城鎮間或大城市區域間）物流快遞中轉、高附加值農副產品的田間地頭（或漁場）與產地倉直連、冷鏈運輸、特種物品運輸以及海上安全跟蹤作為主要業務，此外，在物資投放、山林防火、遙感測繪、戰場偵察、空域中繼等方面，多種規格型號的模組化貨艙固定翼無人機也極具優勢。該模組化吊艙電商物流無人機具有諸多特點，能夠從不同方面滿足物流運輸公司及客戶的需求。主要由以下幾項技術創新點實現
（1） “雙機身+連翼”布局設計（首次提出）；
（2） 模組化組合及多樣化任務載荷設計；
（3） 可拆卸式機翼；
（4） 自主起降和高清圖傳；
（5） 四支柱式起落架；
該作品獲2019河南省挑戰杯學術作品競賽一等獎；2019河南省時代新夢想創業大賽三等獎；2018未來飛行器設計大賽河南賽區一等獎；2019年河南省“網際網路+”大學生創新創業大賽一等獎。
（三）“鷹鴞”低空高穩定性航測無人機
實物圖
實物圖針對傳統航測無人機普遍存在飛行平穩性欠佳，由於自重較輕，在飛行的過程之中較為容易地受到風力因素的影響，後期的信息處理難度大的痛點，團隊首次提出了立式環形翼布局，研發出了“鷹鴞”航測無人機，以解決目前國內航測行業的現實需求以及航測無人機面臨的種種問題。相比於旋翼機和固定翼+旋翼類飛機，它航程更遠，穩定性更高，符合高質量航測的主要需求。在市場方面，計畫以此產品技術為核心與航測公司合作，著手提高航測過程中的安全性和經濟性，降低航測過程中的次品率，幫助航測公司實現利潤最大化。除高地勢複雜地形外，中小型無人機使區塊化測繪成為可能。相比普通大型測繪飛機整機租賃的昂貴費用和燃油費用，此無人機需要的經濟成本更低，對目標客戶更具普適性。另外，針對極端天氣情況下的測繪需求，該無人機完全有能力實現高質量航測任務的服務，以贏得更廣闊的市場。在技術方面，會有專業的研發團隊進行跟蹤了解，不斷最佳化無人機系統或進行新品研發，以期拉大與競爭對手的差距，保證產品優勢。目前，團隊已研製出“鷹鴞”1.0，2.0，3.0三代航測無人機，其均採用了立式環形翼布局，使其能夠滿足高穩定航測任務。翼身融合式設計，可拆卸模組化設計，3大創新設計，增加了結構強度，節約了工藝步驟，大大增加了經濟效益，也是首次把環形翼飛行器用於航空測繪。
該作品在2019年河南省挑戰杯學術作品競賽二等獎；2019年河南省“網際網路+”大學生創新創業大賽一等獎；2019年河南省第二屆“豫創天下”創新創業大賽三等獎。 2019年10月18日，在鄭州航院第二屆航空嘉年華的開幕式上，“這一架是固定翼無人機中的環形翼無人機，是我們實驗室自主研發、設計、製造的，凝聚了大家的心血，飽含著我們對母校的情意。”該研發團隊指導教師、航空工程學院飛機設計系主任劉戰合向記者介紹，這架航測無人機的環狀布局，增強了它的穩定性與抗風性，拿下了第五屆網際網路大學生創新創業大賽省賽一等獎等獎項。“參與無人機研發製作，讓我們的專業能力、創新能力、實踐能力得到很大提升，接下來，我們要大膽嘗試，把更多想法變成現實。”航空工程學院飛行器創新實驗室成員、該校飛行設計專業大二學生夏陸林說。
（四）新型可變布局農用物流無人機
固定翼模式（縫翼閉合）實物圖
三段翼模式（縫翼打開）實物圖本作品為一種新型具有可變布局的傾轉旋翼無人機，以2017獲得CADC垂直起降項目一等獎第一名的大縫道多段翼無人機為基礎，進行了多項關鍵性的改進，總結如下：
（1）大縫道多段翼布局：通過大縫道多段翼技術為本無人機的大載荷超短距起降提供了可能，對翼間參數和重疊量等參數進行了設計，升力特性良好；在同等機翼面積下，其升力也遠高於普通單個機翼。
（2）可變機翼布局：多翼飛行器在低速起降時能夠提供較大的升力，但在巡航過程中效率較低。因此提出了可變的機翼布局，通過特殊的變形機構，可根據起降距離，飛行速度等外界條件在三翼飛機與常規單翼飛機之間進行切換。有效的避開了多翼飛機在高速飛行時的缺陷，將多翼飛機與單翼飛機的優點融合在了一起。
（3）可垂直/短距起飛 ：貧困山區地勢較為起伏，無法修建大型機場供大中型無人機起降，且不同地區的起降條件也大不相同。因此本無人機採用了三軸矢量傾轉旋翼的動力方式:在起降條件較好或載荷較大時採用短距滑跑的起降方式，而當載荷較輕或起降條件特別惡劣的情況下，也可實現垂直起降。
該作品在2019年河南省挑戰杯學術作品競賽中榮獲特等獎，挑戰杯國賽三等獎，2019年河南省“網際網路+”大學生創新創業大賽一等獎。
(五)“鴥隼——單兵組合式多功能無人機”
實物圖這是一款攜帶型的飛翼布局的小型無人飛行器。“鴥隼”團隊在減少無人機體積的大小的同時，也增加它的便攜性，可摺疊是此作品最大的亮點。此外，團隊採用了雙矢量前拉電機對飛機進行了姿態的調整，其中雙發正反槳抵消了單個電機造成的扭矩和螺旋槳滑流造成的影響，更利於其飛行的穩定性，並且使得整個電子設備更為集中，結構更為精簡。
“鴥隼”團隊的“單兵組合式多功能無人機”項目在第十四屆“鄭航挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽中榮獲一等獎。
