Fly-Mi 团队如何为航空货运挑战赛准备货运无人机 (UAV)

大家好，我们是 Fly-Mi – 隶属于米兰理工大学航空航天科学与技术系的 EUROAVIA 米兰分会学生工程团队。我们成立于 2022 年，有着一个明确的目标：通过设计、开发和制造无人机 (UAV) 以及先进的航空系统，用实际的工程经验来补充我们的学术研究。

多年来，我们已成长为国际舞台上一支极具竞争力的团队，参加了各项大学无人机竞赛，并参与了航空项目从概念设计到制造和飞行测试的全生命周期工作。2025年，我们凭借专为执行人道主义任务而设计的自主无人机 OLIVIA，在英国的无人机系统挑战赛（UAS Challenge）中获得第三名，完成了一个重要的里程碑。

在 2026 赛季，我们决定迎接一项新的挑战：航空货运挑战赛（ACC）。这是航空模型领域最复杂、最负盛名的国际比赛之一。该项比赛要求团队设计和制造一架无线电控制的货运飞机，这促使我们重新思考我们的设计与制造方法。

Heméra 项目框架

我们的设计过程分为四个技术领域：空气动力学部门致力于优化外部几何形状以满足任务需求；结构部门负责飞机架构和材料选择；飞行力学部门确定主要尺寸并确保稳定性；电子、推进与控制 (EPC) 部门负责系统集成和推进系统设置。此外，我们的商业、营销和传播团队负责管理合作伙伴关系并监督团队的公众形象。

过去的一年里，所有部门协同工作开发了 Heméra 项目，将空气动力学、结构、飞行力学和电子技术整合成了一个统一的设计。Heméra 是一款专为 2026 航空货运挑战赛开发的固定翼无人机，旨在保持高气动性能的同时最大化货物运输效率。它采用传统下单翼配置，配备可收放起落架以减少阻力，并采用双翼吊挂式电机设置以提高推力效率及优化结构载荷分布。

该设计注重将低迎角下的阻力降至最低，通过碳纤维复合材料的硬壳式架构实现结构效率，并通过冗余航空电子设备确保整体系统可靠性。通过空气动力学优化（CFD 和 XFLR5 分析）、结构验证（FEM）以及迭代式的多学科设计，最终形成的配置能够以约 35 米/秒的速度运载多达 6 个有效载荷单元，在载荷能力和飞行性能之间实现了完美的平衡。

从设计到模具制造

确定飞机的最终配置后，我们就进入到了生产部件所需模具的设计和制造阶段。在 Xometry 等合作伙伴的支持下，我们制造出了能精确复制我们设计几何形状的高精度模具。随后，我们自行完成了复合材料的层压工作。

从结构角度来看，我们的飞机设计非常注重在保持足够强度的同时减轻重量。大多数结构部件均由复合材料制成，特别是碳纤维层压板以及带有 Rohacell（罗哈塞尔）或蜂窝芯的夹层结构。这使我们能够实现轻质而坚固的机身结构——这对于在保持出色飞行性能的同时最大化有效载荷能力至关重要。

影响模具性能的材料选择

今年我们面临的主要挑战之一，是为模具选择合适的材料。它们需要承受苛刻的热压罐环境，压力约为 2 bar，温度高达 120°C。如果选错材料，整个生产过程都会受到影响。

在 Xometry 技术团队的支持下，我们确定 6082 铝合金 (3.2315 / Al-Si1Mg) 是最合适的材料。它在强度和重量之间取得了良好的平衡，并具有出色的可加工性，这对于达到所需的模具几何精度非常关键。此外，其热稳定性和耐腐蚀性使其非常适合在热压罐中进行重复使用而不会发生明显变形。

这一材料选择在制造阶段直接见效，事实证明这套方案非常成功，生产出的部件以优异的质量满足了我们所有的设计和生产要求。

我们通过 Xometry 平台订购了零件，并使用 CNC 铣削制造了用于生产设备的关键部件。特别是，我们生产了由 6082 铝合金制成的铝制模具，包括专门为碳纤维层压设计的轮毂模具和电机座模具。这些模具进行层压的内表面需要达到 Ra 0.8 的表面粗糙度，而对于外部和非功能区域，标准表面光洁度就足够了。这种对几何形状和表面质量的严格控制，对于确保复合材料铺层的均匀性以及最终结构部件的整体性能至关重要。

Fly-Mi 团队的下一步计划

飞机项目的后续重点是完成多架机身的生产和组装，随后将进行广泛的飞行测试活动。这首先将从子系统验证和性能评估开始，然后转入飞行员培训和飞行配置优化，以在比赛中争取最高分。我们还计划进行额外的空气动力学改进（例如增加翼梢小翼）和进一步的 CFD 分析，以提升性能并扩大飞行包线。

在短期内，我们的主要重点是即将举行的航空货运挑战赛。这是欧洲乃至全球最重要的比赛之一，我们的目标是重现并超越以往的成绩。

放眼未来，我们希望在技术和团队组织方面继续成长。我们计划参加新的国际比赛，不断挑战自我，提升我们的设计与生产能力。

另一个关键的优先事项是扩大我们的行业合作伙伴网络。与航空航天及其他技术领域公司的合作，是建立大学与工业界之间坚固桥梁的基础。