《赤子》杂志:刘宾-筑梦中国无人直升机

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《赤子》杂志采访稿:刘宾-筑梦中国无人直升机
  人物简介:
  刘宾,1977年12月生,汉族,现任沈阳通飞航空科技有限公司总经理,天津大学无人机联合研究室副主任,铁西区第十三、十四届政协委员,文史委员会委员,其经历被区志人物志所收录,同时,其无人机设计作品约60余件先后被国家一级档案馆铁西区档案馆、工人收藏馆及中国工业博物馆永久收藏,并设有专门的展厅对外展出。
  刘宾从1996年开始接触无人机的研发工作,目前已拥有“小型油动多用途直升机”、“流线运动型直升机外观设计”、“仿生学飞行机器人”、“复合式共轴反桨直升机”等多项国家专利。2003年他曾设计了我国首架带电跨越的电力架线直升机,2004年被中国科学院特聘为自主直升机飞行平台项目研究员, 2005年受聘为北京国防科技学院教授、学科带头人,其间主持设计的无人直升机曾被国家核物理研究所选用,转信直升机被成功装备于我国数字化应急指挥车上。之后又为野战部队、消防部门设计过若干工程用无人直升机,很多项目被政府立项支持。
  2008~2011年,刘宾和他的项目组利用多年来的技术积累,设计出了飞行更加稳定,任务载荷更大的共轴式无人直升机结构,并得到了航空业内专家的支持,该机型目前正与无人机工程技术中心合作,进入了定型阶段。
  2010年11月,刘宾与天津大学组建成立了无人机联合研究室,担任副主任职务。2011年9月,其主持设计的复合式共轴反桨直升机在国际无人机设计大赛上获得了创意奖,受到了中央军委、空军司令员许其亮上将的赞誉,并由宋庆龄基金会主席胡启立同志为其颁发了奖杯。
  他曾是一名国家公务人员,率先在区法院提出网络化办公并制作管理软件;他曾是一名古董店主,邮票和鼻烟壶收藏让他获得了更多的博物知识;他曾是一名航模爱好者,建起一块按F3C国际标准设计的占地40亩的直升机模型飞行基地;他十六年坚持不懈钻研无人直升机设计,他心系祖国航空事业,志在长天舒展双翼。他是刘宾。
  机械是所有男人的梦想
  1977年,刘宾出生于沈阳。这是座孕育了辽河流域早期文化的历史名城,刘宾喜欢历史、热爱收藏,他集邮、开古董店、收集鼻烟壶,他说“收藏品本身就是历史,在每一个领域里讲述它的故事”。但这些爱好都不能与飞机相比,因为“机械是所有男人的梦想”。
  17岁时,刘宾卖掉了收藏了数十版的“虢国夫人出游图”邮票,凑了4000元左右,买了一架遥控的固定翼飞机。“男孩子都喜欢拼装东西,特别是能跑能飞的东西,我记得那时三年级语文书封面的图片是两个拿着橡皮筋弹射飞机的学生,那些年我的梦想就是希望能有一架可以飞上天的飞机。”
  这是一架正规的烧油(甲醇)的竞技飞机,遗憾的是,因为没有适合的飞行场地和飞行经验,飞机并没有飞起来。于是刘宾托朋友从国外购买了一架二手的遥控直升机。玩儿了一段时间,刘宾开始订购国外的竞技直升机。这种国际竞技比赛使用的正规飞行器全套最便宜的大约在1万6千元人民币左右,磕坏的配件需要从国外定购,为了节省时间,刘宾就开始手工制作配件,同时自学物理学、材料学、空气动力学等相关知识,慢慢的又开始开模具做易损坏的直升机配件,逐渐地,已经开始有朋友向刘宾购买直升机配件。
  在制作竞技直升机的配件过程中,刘宾发现国外生产的遥控直升机存在一些问题。即使是制造精密的飞行器也有很多需要改进的地方,比如,控制飞行动作的拉杆部分,一根推拉杆的安全性差,剧烈飞行时容易造成飞行的意外。刘宾想,虽然这是国外制作的成品飞机,但是既然有问题就能有改进的空间,为什么自己不能设计呢?于是刘宾就开始计划设计更安全的双推拉结构直升机,说服了家人后,他筹措了大约一百多万生产出了第一款30级甲醇动力竞技直升机,并申请到了第一个专利。
  随着刘宾的“阿宾哥伺服电子科技开发有限公司”正式成立,“阿宾哥”的名字开始被广大竞技直升机爱好者所熟知。2001年初,一个韩国人带着翻译来到沈阳,刘宾从他手里接过厚厚的资料一看,打印出来的全是“阿宾哥竞技直升机”的照片。为了一个小直升飞机,一个爱好者竟然从韩国专门来中国找刘宾,这似乎不可思议,但也更加验证了无人直升机的魅力。
  辽宁电视台曾以《中国辽宁》为专题拍摄了《刘宾的飞行故事》,在美国中文台播出后,有美国、日本、韩国等国家和国内二十多个省市的竞技直升机爱好者与他进行了交流。有一位大庆的客户在亲眼看见刘宾设计的飞机起飞后激动地说:“刘宾,我三十年的梦今天被你圆了啊,要是大庆有你这样的人该有多好啊!”
  中国制造无人机起航东方
  在从事无人直升机事业之前,刘宾曾在法院工作过近十年,有令人羡慕的工作环境和稳定的收入。刘宾对这份工作很认真,1998年初,他在所供职的区法院第一次提出网络化办公的概念,同时制作了区法院档案管理软件和诉讼文书索引系统,并录入了区法院第一套电脑庭审笔录。当所有人都认为他的事业一片光明时,他辞职了,因为他太痴迷直升机。当他决定想和无人直升机一起成长时,他毫不犹豫地做出了选择。
  “为了飞行的梦想,2005年我彻底辞去了法院的正式工作。事实上,2004年开始我已经被聘为中科院自主直升机飞行平台项目研究员和国防科技学院无人机室副主任、学科带头人。我真的很庆幸在年轻的时候,自己的设计就能被中科院和国防学院所肯定。”中国当时没有无人直升机专业,能在年轻的时候与一个新兴的学科一起发展,刘宾认为自己是幸运的。
  当第一款30级甲醇动力竞技直升机载着刘宾的梦想飞上蓝天时,他很激动。这可以说是我国第一款自主设计的油动直升机,比国内其它同类产品早了5年。“我们中国人完全可以设计出来属于自己的无人直升机,虽然起步稍晚,但绝对是中国制造。”
  那时国内还没有其它企业进行同类直升机的生产,通过网络和各种媒体的报道,“阿宾哥”国产竞技直升机得到国内同行的认可,并开始走向国际。刘宾不断接到国内外的批量订单,业务范围覆盖全国所有省份及香港、台湾地区。出口美国、日本、新加坡、俄罗斯、墨西哥、阿联酋等国。
  刘宾骨子里有一股不服输的劲头。当时日本生产的竞技直升机的玻璃钢外壳每个售价1600元,但并不是特别结实,如果操作不当摔坏机壳,就无法再修复使用。而国内根本生产不出这种飞机外壳,即使再贵也只能从国外订购。很多竞技直升机爱好者都抱怨外壳太贵,最初刘宾也是使用日本生产的飞机外壳。有一天刘宾把自己设计的直升机的飞行视频给一个爱好者看,他问这飞机是哪儿产的,刘宾说是国产,对方指着飞机外壳说这不是日本生产的吗?这件事深深刺痛了刘宾,飞机结构我都能设计出来,难道做不出个外壳吗?他冥思苦想了几个月,终于琢磨设计出摔不坏的飞机外壳。随后花了8万元开了吹塑模具,采用泰国料做了全包流线运动型直升机外壳,每套仅售价50元。因为质量好价格低,刘宾一时间受到了国内外不少同行的排挤和攻击。
  说起这些事,刘宾很无奈,“我从没想过要搅乱市场,也没想出什么风头,我就是觉得它的价格高得太离谱,不是中国普通竞技飞机爱好者所能负担的。我也想告诉世界,中国完全能制造出这种高科技产品,我们从没停止过向航空领域迈进!”
  从竞技体育到工程应用的跨越
  无人直升机比照其它飞行器,具有起飞场地小,可悬停等独有的飞行特点,所以也被市场所看好。第一代的30级甲醇直升机作为体育竞技直升机一直是刘宾的爱好,而从竞技飞行过渡到工程应用是偶然也是必然。
  2003年,大连进行四环路线路改造,需要在原供电线路基础上再架设一条新的电缆,传统施工方法必须停电,而停电造成的损失太大,于是刘宾遥控改装后的架线直升机通过挂绝缘绳、合理布线等方法飞越了供电线路,执行了不断电情况下的架线作业,政府、银行、医院等单位都避免了断电情况,这是无人直升机第一次进行工程应用,同时也是国内第一次采用遥控直升机进行架线,央视和很多媒体进行了报道。
  但那时,刘宾并不知道自己的直升机还能做什么。2003年底,在美国长期从事无人机研究的韩建达老师回国后找到刘宾,聊过后,刘宾才知道自己这么多年完成的设计和制作材料的选型加工过程其实就是无人机技术的基础,也正确理解了国际上对无人机UAV的概念。也就是说,刘宾一直涉足无人机领域却不自知。
  2004年,刘宾被受聘兼职为中科院自主直升机飞行平台项目研究员,参与了2008年之前机器人国家重点实验室所有无人直升机的研制工作。刘宾感激那段工作的经历,“它使我系统地学习了无人机理论和科学系统的研发流程。”
  如果说当时的甲醇动力直升机是第一代产品的话,那么2006年,刘宾加速完成了第二代产品——260汽油动力直升机的定型工作。“加速器”源于2005年一个外交事件。当时日本雅马哈公司违规向中国出口110公斤级气油动力农用无人机受到了日本政府制裁,日本政府的理由是中国可能会将其军用,且中国没有研发汽油动力无人直升机的能力。中国政府外交部随后发表了声明。事件发生后,刘宾当即提议立项制作中国人自己的汽油动力无人直升机。没有小级别的航空发动机做结构论证,他就用剪草机的发动机对竞技直升机的模具进行改制,经过一年多的折腾,2006年底,中国人设计的第一款汽油动力无人直升机终于起飞了,并交交付给了它的第一位用户——中国核物理研究所。
  第二代汽油动力无人直升机与第一代甲醇动力无人直升机相比具备了任务载荷和抗风能力,是无人直升机跨越式的发展,也是工程无人机实际应用的基础。2004年,中国奥组委主席刘淇看过刘宾设计的中继转信直升机后,还建议将此款设计用于2008年奥运会安保工作,并装备了我国第一批数字化应急指挥车。之后刘宾又根据这款平台陆续设计出了吉林的消防特勤救援用无人直升机、山东的公安警用无人机、新疆的反恐无人机、机场的驱鸟直升机、安保的空中监控直升机等。汽油引擎广播级260航拍直升机执行了国内新闻媒体中首次电视直播任务。后来美国的IBHS公司由联邦政府资金支持定购了飓风灾害评估用的无人直升机。
  定义“中式共轴直升机”
  在设计单旋翼直升机的时候,刘宾发现其姿态的控制需要占用飞行员大量的训练时间,他琢磨着怎么才能让飞行更容易。他开始想要设计一款共轴直升机,因为它的任务载荷能力、操作的安定性都非常强,但共轴结构一直被俄罗斯所掌握,国内一直没有比较成熟的可变距共轴直升机结构。
  刘宾的启动资金刚刚凑齐,公司突然出现了人事变动,职工全部离职,成品飞机也被拉走,甚至房子和车都一起搭了进去,辛苦经营的企业几乎一夜之间成了一副空壳。刘宾和厂长两个人站在一堆模具前一筹莫展。
  飞机没了可以造,钱没了可以赚,设计不能不进行。那段时间,刘宾咬着牙坚持,“我一直在路上,我享受设计无人机的过程和飞翔的自由。我还年轻,我渴望上路,寻找通向被我们称之为理想的远方。”他集中一二代无人机的库存产品,同时放弃第一代竞技直升机的生产,完全按照生产成本,精打细算地销售。半年后,刘宾手里的资金加上家中倾其所有,还是远远不够研发所需的费用,刘宾只能一边赚钱一边完成设计工作。
  虽然在传统甲醇和汽油动力单旋翼无人直升机的设计生产工作中,刘宾积累了很多的经验,也正是因为知道传统单旋翼直升机的缺陷,才立志设计这款更容易操作的飞行器,但因为是全新结构设计,刘宾一步一步是摸着石头蹚过来的。
  从设计无副翼的论证机等,到图纸及样机的定型,再到筹集研发资金,政府项目的支持……这是一次漫长的旅程。提出了共轴设计思路后,刘宾制作了无副翼的单旋翼飞行器论证机型,经过数月的反复测试,终于测飞成功。尽管直升机控制性不尽人意,但刘宾认为能实现飞行动作控制就说明这款共轴直升机设计是有实现可能的,可是当这款两层主旋翼的论证机组装完成,一番调测后,直升机的表现和刘宾预想的并完全不同,直升机升降过程中转速时高时低,甚至发生莫名其妙的坠机事故,每次发生意外的损耗就意味着五千元没有了,以至于最后没有钱来制作起落架,干脆钉了一个木头箱子在直升机下面替代。
  在共轴样机测试过程中,刘宾突然发现了俄罗斯的卡系列共轴直升机的航向控制如果放在无人机上也是存在隐患的,他彻底蒙了,如果是结构存在问题,那就意味着自己辛辛苦苦、投入了自己全部家当来制作的共轴设计是失败的!整个下午他一句话也没说,刘宾还记得自己当时的思路很清晰。“如果继续按照传统的方法来走下去,就走入死胡同了。设计直升机不一定要按照传统的概念制作,甚至它可以不像个直升机,当初自己设计共轴直升机的目的,就是让它的操作更容易,任务载荷更大,既然共轴的载荷优势有,那我们就保留,航向控制有问题,我们就改变更安全的尾旋翼转向工作原理。”
  晚上刘宾在电话里和厂长谈了自己的想法,第二天就开始动工。很快,这款具有两层主旋翼,带着尾旋翼的不论不类,不符合国际上共轴直升机概念的共轴直升机就诞生了。当然,质疑声也从此开始。对此,刘宾从不介意,“在实地飞行中,这款共轴的优势太明显了,说它不是共轴,那么传统共轴的概念又是谁制定的?总要有第一个吃螃蟹的人。我没想过要定义一个概念,我也没想过做一个先行者,我只想让中国共轴无人直升机从东方飞起来,让全世界看到这款国际领先的航空产品是中国制造的。”
  引领无人直升机发展方向
  尽管复合式共轴反桨直升机设计成本增加了15%,但新设计关联着安全和稳定,是一款任务载荷更大、留空时间更长、抗风能力更强、安全性更高的新型共轴直升机。2012年,这款耗时四年研制成功的“复合式共轴反桨直升机设计”在“中航工业杯国际无人飞行器设计大赛”中取得了非航空类院校设计的第二名的佳绩,中央军委副主席、空军司令员许其亮同志参观了设计后也给予了高度评价。这款无人机现已被列入政府科技计划项目,被中国工业博物馆收藏。
  复合式共轴反桨直升机经科技情报所的技术查新,属国内首创,是具有国际先进水平的小型无人直升机。它改变了俄式共轴直升机通过桨距差改变航向的结构缺陷,可在结构上实现俄式共轴体积无法小型化的弊端,甚至可使直升机在不炸桨的情况下安全完成伞降回收。此外,采用共轴双主旋翼形式,以及复合尾桨设计,使安全和飞行的稳定性、环境适应性均有所提高。在低空发动机熄火的情况下,亦可不依靠飞行经验就能使共轴直升机平稳着陆,提高了发动机熄火后迫降的生存机率,结构上的自稳设计,使直升机在低温条件下飞行,机械增稳也比电子增稳可靠,在燃料上也可以使用低成本的普通93号汽油,或者使用飞行过程稳定性更高、更环保的锂电池;控制上无需复杂昂贵的飞控、平衡仪等电子设备即可进入悬停姿态,适合更多的低端民用市场。军工客户因其姿态稳定,可将低成本且成熟的固定翼飞控技术进行移植,弥补目前工程固定翼监控无人机无法实现的低速、低空,且无法悬停的缺陷。
  2013年,刘宾将公司名称改为沈阳通飞航空科技有限公司,作为中国最具影响力的无人驾驶直升机研发机构之一,他设计的无人直升机曾成功应用于地方企事业单位和各大军区、美国飓风灾害评估部门等,与国内多家科研院所在技术上建立了良好的合作关系。十六年的坚持不懈,刘宾成功研制出了全长1.5米~6米(5公斤~350公斤级)三个系列、十余个品种的各排量无人直升机。很多人问过刘宾,在这么多年无人直升机设计过程中,当攻坚阶段遇到瓶颈的时候,你害怕吗?刘宾说,我害怕,我不是害怕血本无归,我是害怕已经拥有设计思路的几款机型无法顺利研制,我害怕若干年后看到欧洲X3直升机量产,我当时的设计思路领先他们4年,可是种种原因我无法实现……
  刘宾说:“这款复合式共轴反桨直升机设计我用了四年半时间,现在想起来确实不易,这个过程是坚定和充满挑战的,我很少在传统的概念中寻找自己的无人机设计标准,而是从实践应用中寻求解决方案,虽然它执行起来会很寂寞,我宁愿在无人直升机领域做一个孤独的舞者,因为我相信我这十六年的技术储备终将伴随中国无人直升机成长。”
  目前,我国对航空航天方面的科普教育意识在慢慢提升,沈阳市为刘宾提供了两处场馆进行无人机设计的展示,刘宾设计的七十多款飞机在这里陈列。刘宾还为一些学校捐助无人机科普器材,希望自己能为这个行业知识科普做一些贡献。在2007年的十三届政协会议上,刘宾递交了“重视无人机发展趋势,引导科技健康发展”的提案,在2012年第十四届政协开始之年,又提交了“将无人机操作引入职业教育”的提案,刘宾说:“我们正走过历史,是属于历史的一部分。如何让生命不虚此行,是我的使命。”
  
通飞航空科技Co., Ltd