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作者｜周锦童

7月29日，“新天工开物——科技成就发布会”航空科技专场在国家科技传播中心举行。

会上发布了三项重要科技成果。

分别是中国商用飞机有限责任公司“C909医疗机”，合肥航太电物理技术有限公司“飞机雷电防护技术体系创建及重大应用”以及北京航空航天大学“微型可悬停扑翼飞行器的仿生设计技术及应用”。

中国商用飞机有限责任公司工程总师、C909飞机系列总设计师陈勇表示：“C909医疗机是一款具备ICU功能、模块化空间布局设计的多用途医疗机，具有医疗救护和医疗转运的功能，可以服务于国内航空医疗救援网络。”

不仅如此，C909医疗机客舱还具备专家区、随员区和ICU区三个区域，并发挥着不同的功能。

合肥航太电物理技术有限公司总工程师段泽民教授在会上分享了团队历经30年艰苦攻关，攻克了飞机雷电“控得好”、“验得准”、“护得全”三大挑战的故事。

他们完成的飞机雷电防护技术体系创建及重大应用，首创国际极高雷电压重大装置，首次在国际上实现了极高压条件下的大尺寸飞机模型试验，突破了国外1/30小尺寸飞机模型试验范式。

此外，微型可悬停扑翼飞行器，则是以蜂鸟、昆虫等生物为原型发展的一种新型飞行器，具有强隐蔽、强抗扰和强机动特性。

“该类飞行器更容易在刑侦缉私、应急救援、安防护卫和巡检勘测等领域发挥作用，尤其适用于丛林、管廊、坑道、街巷等复杂狭小空间，目前已应用于火场救援、隧道巡检、交通监测等任务，未来前景巨大。”北京航空航天大学教授、博士生导师吴江浩教授分享道。

会后，围绕这三项重要成果，搜狐科技等媒体对话了中国商用飞机有限责任公司工程总师、C909飞机系列总设计师陈勇、合肥航太电物理技术有限公司总经理、总工程师段泽民以及北京航空航天大学教授、博士生导师吴江浩教授，听他们分享最新技术进展和应用前景。

以下为此次对话精编：

一、“空中 ICU”，护航“远距离的生命线”

媒体：请您介绍一下C909飞机目前的运营状况？

陈勇：C909飞机2002年4月立项，2008年11月28日在上海成功首飞，2014年12月30日获得中国民航局颁发的型号合格证，2015年11月29日首架机交付首家用户成都航空公司，2016年6月28日首架机首航。截至目前，C909飞机已向十余家客户交付166架，机队占国内民航支线机队份额60%，累计运营700余条航线，安全运送旅客超2500万人次。在海外市场上，C909已交付印尼、老挝、越南三国航司，展翅翱翔于东南亚岛屿。

搜狐科技：C909医疗机主要采用了哪些模块化的设置？每个模块配备了哪些用途的设备？

陈勇：C909 医疗机客舱具备不同的功能分区，分别是专家区、随员区和ICU区三个区域。其中，专家区配置可升降和折叠的桌板，可通过卫星通讯数据链远程会诊。随员区设置10个双联座椅，可乘坐20名乘客。ICU区配备两个重症担架，每个重症担架上配有医疗设备支架，可按转运需求加装除颤监护仪、呼吸机、注射输液泵、吸引器等。此外，专家区和随员区座椅可以根据需求，临时改装成为 6 组双层轻型担架，便于更多卧姿伤员或病人的转运。我们还增加了降噪模块，能够有效降低机内噪音；还可增加辅助燃油箱模块，能够提升最大航程。

媒体：C909除了医疗机之外，还有哪些衍生的机型？

陈勇：机型的系列化发展是商用飞机产业的一个重要特征。目前，C909已有4款衍生机型公开亮相，分别是货机、应急救援指挥机、医疗机和公务机。通过系列化发展，C909将实现型号的多样化，最大限度地满足各类市场需求。

二、飞机雷电防护技术方面总水平国际先进，个别专业国际领先

媒体：新型飞行器的出现对飞机雷电技术提出了新的要求，未来如何应对这样的挑战？

段泽民：我们国家航空科技发展飞快，特别是这些年低空经济的发展，出现了大量的以eVTOL为代表的低空飞行器。为了保证这些飞行器的安全，要加大雷电安全工作，因为这些飞行器多数都不是在传统航空体制内研制的。

这些新的研制单位对飞机雷电这部分不是特别熟悉，所以在这些这两年我们看到所发布的适航证，都是有限制条件的，雷电高强辐射环境是不能飞的。

但实际上一个飞行器，特别是低空经济飞行器，要想真正能够为我国新产业发展作出贡献必须解决这个问题。因为量大了以后就一定会有这个问题，毕竟民用飞机在航线上平均一年遭雷击的概率是一次。

那么如果大量的飞行器如果处理不好这个问题的话，如果不能扛住雷电坠毁了，即使是无人的，掉下来砸到人也是不行的，或者砸到一些建筑起火更不行了，所以必须要在低空经济上要做一些推广工作。

搜狐科技：国内外有多少机构或者实验室可以为航空器防雷性做“质检”？您觉得与国外的技术相比，我国现在处在什么样的水平？

段泽民：实际上目前国际上只有三家可以做“质检”，一个是美国的一家实验室，还有一个在法国，再一个就是中国了。

我们这几年发展快是因为中国航空科技发展的速度非常快，飞行器出来以后没有雷电安全的话是不能够进入航线的。比如说像C909、C919，将来正在研发的C929等等，都必须拿到适航安全条款里雷电的通行证。

由于国内需求旺盛，低空经济发展迅速，可以说我们总的水平达到了国际先进，个别专业是国际领先。

媒体：雷击的时候舱内电磁场会暴增10万倍，可能会烧毁航电，飞机雷电防护体系是如何解决这个问题的？关键原理是什么？

段泽民：理论上如果飞机是个良好的封闭体，那么它就是个法拉第笼，这些内部的电子电气设备是没有问题的，但是真实的飞机是做不到这一点的。它表面要有电机设备，飞机要有舷窗，舷窗通常是不能屏蔽的，雷电产生的电磁波会传导进去。那么在这个情况下，电子电气设备遭到雷击后会有很严重的雷电感应问题。

雷电感应如果处理不好的话，会在导线上感应出很强的过电压和过电流，过电压过电流顺着导线就会传导到电子设备的接插件上，从接插件就进到设备里面去了，设备里边通常是集成电路，抗强电的能力很弱，如果把它打坏了，尤其是关键电子设备就会影响飞机的安全。

为了解决这个问题，就有很多精细的工作，比如说电缆的屏蔽、滤波、接地等等，那么通过一系列的复杂技术手段，最终测出它的真正感应过电压是多少，消灭掉是不可能的，会被限制在一个安全的范围内，这样我们就可以认为它遭到雷击是安全的。

三、在仿生飞行器方面达到国际领先水平

媒体：研发过程中遇到了哪些瓶颈？可以分享几个小故事吗

吴江浩：研制这个飞行器遇到的技术瓶颈主要有三个层次。第一个是解决它能飞起来的问题，它产生的力要比自身重量大，这是第一个“褃节”；第二个就是飞起来以后不太稳定，只要有个扰动就坠毁了。所以怎么能飞得稳、能够抵抗外部的扰动很重要。第三个就是要稳定悬停，这个能力是一步一步的提升。

有些同类型飞行器虽然解决了“飞起来”的问题，但自重大、飞行时间短，这些都是关键问题。通常来说，越靠前的问题越难。第一个问题成功解决了，后边的问题就解决地比较快了。

其实最开始我们也是漫无目的地进行尝试，后来我们发现它跟昆虫的飞行原理相似，就直接采用昆虫翅膀的结构形式——翅脉与膜的组合结构。鸟类翅膀由骨骼和羽毛组成，虽然我们飞行器的外观很像蜂鸟，但翅膀的飞行原理更接近昆虫。

当我发现一款合适的翼膜材料可以用来解决“飞的起”问题的时候，只是解决了第一步。我希望把飞行器做得更好，就必须用科学原理去支持。

随后我们还发现很多鸟类在飞行的时候，尾巴会收起来，身体也在不断变化，但昆虫不止会这样抖动，还会横向抖动等等。这就好像我们走路，如果把手捆起来会很别扭，如果把手甩起来反而很轻松。这是有物理原理支持的，主要是利用惯性力助力平衡，所以鸟类身体变化和翅膀拍动之间是有很大关系的。

搜狐科技：什么契机或科研需求，让您和团队致力于这项技术的研究？与国外相比，这类仿生飞行器具体有哪些优势？

吴江浩：我原来是做基础研究的，主要从事流体力学和仿生原理的交叉研究，所以我博士、博士后阶段都在做理论研究，以发文章为主，做一点实验。我们在2007年前做出了一些理论成果，却一致没有考虑应用理论成果研制仿蜂鸟飞行器。国际上在2012年前后开始出现了仿蜂鸟飞行器样机。我们就想，既然在理论方面我们是最前沿的，那我们为什么不能研制出国际上最先进的仿蜂鸟飞行器？

现在，在微小型仿生飞行器领域，我认为我们的技术在不少性能方面已经国际领先。在10年前，我们就曾预言，国内也一定可以研制出仿蜂鸟飞行器。随着这些年国力发展、产业链健全，尤其是近年来，我们在生物学领域的也有新发现，这些都使得我们的技术再提高一个档次。

当时，我们只想既然别人能做，我们就能做，现在反过来想，我们还可以做的更好。

媒体：您觉得哪个应用场景最能体现出仿蜂鸟飞行器的优势特点？

吴江浩：有两个典型场景特别能够体现我们飞行器的优势。第一个是当使用空间非常小的时候，飞行器在小空间里很容易和障碍物碰撞。这个问题通常有两种解决思路，一种是令飞行器飞得非常精准、不发生碰撞；另外一种是令飞行器不惧怕碰撞。但，让飞行器不发生碰撞的难度很大。这类飞行器的重量非常小，抗风能力天然就弱，因此我们更可行的办法是使其不惧怕碰撞。我们的仿蜂鸟飞行器由于翅膀具有柔性、不怕碰撞，有能力抵抗突风造成的碰撞，这就是它的优势。

第二个是当使用场景对于安全性的要求很高时，这种飞行器的翼膜和梁的重量只占整个飞机重量不到1%，而且还是柔性的，可以通过变形把能量吸收转移到机体。即使是让仿蜂鸟飞行器与两三岁小孩的皮肤进行碰撞或者剐蹭也不会出现损伤，足以证明这种飞行器没有对外物的破坏性，这也它的优势。