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在今年教师节即将到来的前一天,胡锦涛总书记来到中国人民大学附属中学。我以既兴奋又紧张的心情代表学校,向胡爷爷汇报我的研究性学习成果——“直升机非水平地面降落高度差补偿装置”。在整个讲演过程中,胡爷爷一直耐心认真地倾听着我所讲解的每句话,并时而点头示意。
当我介绍完后,胡爷爷首先对我的创新项目给予了充分的肯定,同时提出了一些技术性的问题与建议,并和我进行了短暂的交流。最后,胡爷爷语重心长地鼓励我说:“在学习过程中要勤动脑、勤动手,这样才能掌握更多真才实学。”而后又以饱含期许的口吻说道:“加油啊,将来一定能成为建设国家的高素质创新型栋梁之才!”胡爷爷的鼓励将是我永远的动力!
此时此刻,回想起我与我的那些创新作品一起度过的日日夜夜,胜利的喜悦、设计过程中的困惑、通宵达旦后的豁然开朗,一切的一切都是如此鲜活。在那一瞬间,所有的艰辛与汗水都顷刻释然,我由衷地感谢这一切,它们让我看到了自己成长的轨迹,一步一步,朝着自己的科技创新之梦,坚定地迈进,从未动摇!
谈到我的创新之旅恐怕要从幼儿园说起了。早在那时,我就对手工制作表现出了浓厚的兴趣。我深深痴迷于各种车辆模型,但并不是仅仅满足于摆弄、操纵它们,而总是更喜欢做进一步的思考。从小学到高中,我的许多劳技作业被老师选为教具或展品。在第五届全国青少年劳技创新大赛的现场技能测试——小车定位竞赛中,我的作品获得满分第一名,并被评为全国十佳创新青少年。在第25届全国青少年科技创新大赛现场技能测试中,要求60分钟完成的行走机器人,我只用了25分钟就第一个出色完成任务。
由于突出的科技特长和优异表现,我被人大附中评为“百名优秀中学生”,并连续4年荣获年级十佳“杰出人才奖”和年级十佳“突出特长奖”。
当震惊中外的汶川地震刚发生时,由于山区地形复杂,直升机无法安全降落,导致大批救灾物资运不进去,大批伤员运不出来,我多么希望能够尽自己的一份力量为灾区人民做些什么啊。于是,针对直升机降落困难这一问题,我积极地向老师和专家请教,最终确定了“直升机非水平地面降落高度差补偿装置”这一项目,并进行了深入研究。在近一年的时间里,我不断进行改进,并以此项目参加了很多比赛,先后获得了:第30届北京市青少年科技创新大赛一等奖、安捷伦英才奖、第七届宋庆龄全国少儿发明大赛金奖、首届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛中学组二等奖第一名、第25届全国青少年创新大赛一等奖、英特尔英才奖和茅以升科技创新奖等奖项,并荣获全国十佳优秀创新青少年称号。
这就是我,一个对科技活动有着无限热情,勤于思考、乐于实践、意志顽强、热情开朗的大男孩。在中学阶段便收获了如此多的荣誉,无疑使我倍感自豪,但与此同时,无形的压力和责任也落到了我的肩上,我会更加发奋和努力。
诺言,我一定会用行动来证明!
链接:
李子赫同学的获奖项目论文
直升机非水平地面降落高度差补偿装置
研究背景
我从小就对各种模型有浓厚的兴趣,尤其喜欢直升机,因此特别关注有关直升机的报道。在前年令世人瞩目的汶川地震中,直升机在运送抢险部队、抢救伤员等方面发挥了不可替代的作用。但在某些地域,由于地形、气候因素无法降落,给抢险救灾带来了极大的难度,于是我就确定本选题进行了研究。
本项目通过改装模型直升机来验证高度差补偿方法,以实现直升机在非水平地面起降的可行性,并设计了相关的高度差补偿装置。对真实直升机特殊地形起降具有较大的工程借鉴意义,为直升机特殊地形起降提供了另一种途径。
设计过程
我选择台湾亚拓电动遥控直升机T-EEX600为实验机型,直升机采用三点式降落,着陆腿为3mm厚的铝板材料的折型腿,三个HG-D751MG韩国大扭力舵机分别连接三条着陆腿,用3mm纤维航空层板制作着陆平台,舵机安装在着陆平台边缘,三个舵机中,一个装在着陆平台的最前端中部,另外两个分别装在后部两端。着陆平台与遥控直升机间通过铝合金连接柱连接。为了不破坏原遥控直升机底盘,连接柱的固定孔使用原先遥控直升机的降落桥固定孔。超声波测距传感器具体型号为PID#616200 Mini-S仪表级变送器。考虑到超声波传感器的测量范围为一个圆形的区域的相对高度,为了不让三个传感器之间互相造成干扰,安装时尽量使其相对距离大一些,前端超声波测距传感器安装在机头里,传感器下方需安装防干扰罩。与尾杆水平垂直安装铝制轻杆,在其两端分别安装超声波测距传感器。采用手动操作降落足及自动。探测调整降落足两种模式。自动模式通过安装在载机上的三个红外线高传感器所测得的数值通过处理器后,使用单片机自动探测调整,由处理器向控制降落足的三个独立舵机发送脉冲信号后,调整降落足,使主旋翼处于水平,保持直升机稳定降落。
部分实验
(一)高度差补偿装置自动测量调整精度测试
1.单方向向坡自动测量调整测试
利用角度测量仪在坡地选取几个不同角度的降落地点:10度、15度、20度、25度,遥控直升机至所选降落区域,在其上空悬停,单方向向坡,然后打开自动程序,自动进行高度差补偿,然后手动锁死,之后降落,降落后用水平仪测量主轴垂面与水平面夹角。
2.双方向向坡自动测量调整测试
利用角度测量仪在坡地选取几个不同角度降落地点:5度、10度、15度、20度、25度,遥控直升机至所选降落区域,在其上空悬停,双方向向坡,然后打开自动程序,自动进行高度差补偿,手动锁死,之后降落,降落后用水平仪测量主轴垂面与水平面夹角。
3.对数据进行处理分析
将单方向向坡自动测量调整测数据分别绘制成表。对比实验数据,此装置自动测量调整在直升机正面向坡时精确度很高,这几次实验中自动测量调整误差较小,两侧向坡时误差比正面向坡时大,均有补偿不足的问题,右向向坡降落时更为明显。
将双方向坡自动测量调整测数据分别绘制成表,对比实验数据,在双方向向坡时,正方向的补偿误差很小,两侧方向补偿误差较大,右侧降落足补偿不足。
本次实验可以看出直升机非水平地面降落高度差补偿装置在直升机单向及双向向坡时,正方向高度差补偿误差较小,可以控制在3度以内,两侧方向高度差补偿误差较大,左右方向高度差补偿误差在5度以内,右侧降落足有补偿不足的问题。
(二)室内补偿装置试验
1.实验内容:将飞机高度差补偿装置调到正面最大迎坡角度(25度)后将舵机锁死,然后把飞机放在一个事先搭好的斜坡上(25度),使机头迎坡,观察主旋翼是否可以保持水平。
2.目的:检验舵机的扭距是否可以在此力距下支撑遥控直升机的重量。
3.结论:在正面最大迎坡角度的斜坡上,可以在保证主旋翼水平的状态下很稳定地停在斜坡上。三个舵机可以撑起飞机的重量,前面力距最长的舵机也可以保证锁死。
(三)室外实地斜坡降落实验
1.实验内容:真实模拟模型直升机在坡度地面降落。
2.目的:检验此装置是否可以让模型直升机保持主旋翼水平的状态下,三足同时平稳落地。
3.结论:直升机在坡地上空,开启自动探测装置,三足调整,平稳降落在24.5度的斜坡上,再次证明安装此装置的模型直升机可以在保证主旋翼水平的状态下稳定地停在斜坡上。
设计结论
1.直升机可以在大于5度的斜坡降落。
2.直升机在0至25度的坡地上安全稳定的降落及再次起飞,实现在坡度小于15度坡地的任意方向降落及小于25度坡地的选择方向降落。
3.直升机可以在高低不平的废墟上起降。
研究设想
直升机非水平地面降落高度差补偿装置是一个崭新的研究课题,我的研究在模型上实现了坡地平稳降落的目标。如果将直升机坡地降落高度差补偿装置应用到现实的直升机上,对改进直升机的降落系统具有重大的现实意义。因为这样进一步拓展了直升机的降落范围,使得直升机在抗震救灾抢险等工作中更充分的发挥灵活降落的优势,可以赢得更多的宝贵时间。