科技日报记者 金凤 通讯员 吴涵玉
“嗡嗡嗡”……1月23日下午，随着空中传来一阵螺旋桨搅动空气的声音，一辆飞行汽车穿过东南大学九龙湖校区的粼粼湖面，稳稳降落在湖畔一栋楼的户外平台。
舱门开启，一封红色信封映入眼帘。东南大学首席教授、飞行汽车科研团队负责人殷国栋打开信封，道出了这款“空地一体”飞行装备的设计初心：“让飞行汽车走出实验室，成为应对运输、应急等实际场景的可靠工具。”
这款飞行汽车，便是东南大学全新推出的“东大·鲲鹏2号”。在1月23日下午东南大学召开的发布会中，殷国栋介绍，“东大·鲲鹏2号”以“轻松载物、便利行驶”为设计出发点，创新性地采用了可折叠机臂结构，解决了停放与行驶的痛点，并凭借冗余安全的飞行构型、强大的负载能力、创新的智能底盘及高精度导航系统，构建了一个高效、可靠、空地无缝衔接的专业作业平台，为物流、巡检、应急等低空应用场景提供了有力工具。
“团队首次提出的广义车辆系统动力学理论，形成了高性能车辆底盘设计与协同控制的理论框架，已被知名学术期刊《机械工程学报》作为封面文章发表，为飞行汽车关键技术研发提供了重要的理论基础。”殷国栋说。
折叠翼让飞行、行驶自由切换
“东大·鲲鹏2号”拥有四轴八桨，起飞时，螺旋桨会自动折叠，并收纳进车体里，这时的“汽车”看上去只有一个大号旅行箱那么大。
“作为国内首款折叠翼陆空一体飞行汽车，东大·鲲鹏2号的一大亮点就是折叠翼。”殷国栋介绍，折叠翼可以让飞行汽车灵活地根据任务需求和场景变化切换通行模式，而且折叠翼也能让它在行驶时，占用空间少、更灵活地穿梭于室内外。
但折叠翼的设计意味着机翼有很多关节，这就会削弱东大·鲲鹏2号的机臂结构强度。而如果增加强度，就会让飞行汽车增重，这将减少载重量、缩短续航时间，增加运行成本。
殷国栋介绍，为了让东大·鲲鹏2号“强筋健骨”又不至于太重，团队精确计算出折叠翼在起飞时的最大受力，同时通过大量仿真计算，选取多种材料，优化飞控系统，破解结构强度和折叠翼的设计矛盾。
经过不断的性能优化，东大·鲲鹏2号自重压缩到75公斤，载重量达25公斤，单次航程达15至20千米，续航时间为20分钟。
安全性是低空飞行器翱翔天际的生命线。殷国栋介绍，“鲲鹏2号”四轴八桨“X”型设计，既能稳定它的飞行姿态，又为它筑起安全防线。
“我们根据八个桨叶构成的动力布局，进行了冗余设计，即便单一桨叶或电机发生故障，它仍能维持基本的稳定飞行与安全降落。而‘X’型机架也优化了动力分配与气动效率，可以让它兼具抗风性与机动性，既能在恶劣天气中平稳悬停，也能灵活穿梭于楼宇之间。”殷国栋说。
复合转向全驱底盘+智慧大脑，助力一路畅行
能爬坡、会拐弯，还能原地掉头，“东大·鲲鹏2号”的运动能力让它在城市复杂的道路环境中也能游刃有余。
1月23日，在东南大学“东大·鲲鹏2号”发布会现场，播放的一条演示视频中，显示出“东大·鲲鹏2号”的应用潜力：只见一位真人跑腿员小张与这位陆空一体的“外卖员”同台竞技。最终，“东大·鲲鹏2号”以更快的响应与通行能力，率先完成订单。
“这得益于‘东大·鲲鹏2号’创新采用的‘复合转向全驱底盘系统’以及智能化的系统设计。”顺着殷国栋手指的方向，记者看到，飞行汽车底部安装了4只轮子，与众不同的是，前两只轮子分别安装了一只大扭矩电机，后面两只车轮则为麦克纳姆轮，可以随前轮转向。
“两只前轮各由一个电机驱动，可以让它们运动更灵活、便捷。”殷国栋举例说，飞行汽车上坡时，扭矩的分配很重要，而轮边驱动电机的最大优势是提高传动效率、减小转弯半径，这能让它轻松实现原地掉头，特别是在狭窄巷道中，调头效率提升70%以上；而在坡道、碎石路等非铺装路面，智能扭矩分配系统也能帮“东大鲲鹏2号”“披荆斩棘”。
更重要的是，复合转向全驱智能底盘系统也留了“后手”，如果其中一个轮子行驶中出现故障，其他轮子也可以通过相互协调的纵向力带动“东大鲲鹏2号”继续行驶。
而“东大鲲鹏2号”能快速地“指哪打哪”也离不开智慧大脑的调度。殷国栋介绍，“东大·鲲鹏2号”的订单系统集成了大语言模型，用户信息传输后，飞行汽车即可快速生成导航路径，自动前往取货地点。
定位感知和自主导航，让飞行汽车拥有“火眼金睛”
作为一款飞行汽车，“东大·鲲鹏2号”的“迷你”造型让它可以在室内外灵活穿梭，变换身段，那么，定位感知和自主导航就尤为重要。
殷国栋介绍，为了让“东大·鲲鹏2号”能在各个场景中丝滑穿行，团队在它的顶部和底部，分别安装了激光雷达和相机，这相当于让鲲鹏2号拥有了一双“火眼金睛”。
依托高精度环境感知与建图能力，鲲鹏2号定位精度可达2至5厘米，同时具备自主避障与绕障能力，并支持与闸机、电梯控制设备等装置的智能联动，实现室内、室外、地面及空中场景的全域自主导航，赋能物流配送“最后100米”的场景应用。
“如果说一年前，‘东大·鲲鹏1号’完成了飞行汽车从0到1的原理验证，实现飞行与地面行驶两大系统的基础集成。那么，‘东大·鲲鹏2号’的诞生，则是从1到100的跨越式成长。它不再是实验室里仅供观摩的技术原型，而是迈出了从试验验证到规模化、商业化应用的关键一步。”殷国栋说。
在团队看来，低空经济的发展，为“东大·鲲鹏2号”提供了丰富的使用场景。“山区物流‘最后一公里’，传统车辆阻力重重，难以到达；高压线塔巡检，工人爬上去面临安全与效率双重挑战；灾害现场，往往急需快速投送救命药品和通信设备，这都给‘东大·鲲鹏2号’提供了用武之地。”团队成员东南大学机械工程学院副研究员徐利伟说。
谈及未来，殷国栋表示，团队将探索超静音、适应极端气候的鲲鹏系列飞行汽车的专用构型，推动它的智能等级从“自动化”迈向“自主化”，实现“一键任务、全程自主”，更要构建“单平台+云端调度+地面设施”的低空作业系统，让飞行汽车融入物联网，实现多平台协同作业。
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