高?？萍蓟顒拥膭?chuàng)新意識內涵分析

劉戰(zhàn)合 田秋麗 王菁

摘要：為分析高校科技活動的創(chuàng)新意識的內涵，以水上無人機研究為例，探討高校科技活動的特點和創(chuàng)新意識的內涵，并提出創(chuàng)新意識綜合性和實踐性的內涵。結合科技活動實例，從學科綜合角度分析創(chuàng)新意識綜合性、實踐性開展的有效性和必要性。實踐表明，高?？萍蓟顒訉ε囵B(yǎng)學生的創(chuàng)新意識有積極的意義，對學生后續(xù)學習與長久的發(fā)展也有重要的影響。

關鍵詞：創(chuàng)新意識;科技活動;無人機;科研

在當前國際國內新形勢下，尤其是“互聯(lián)網+”環(huán)境的影響下，創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的思想潮流已基本形成。對高校學生來說，科研是再學習、再提升的能動力，也是實現(xiàn)自己人生價值的重要方式。筆者以某型水上無人機研究為切人點，研究和討論學生創(chuàng)新意識的內涵。

一、科技活動的特點

高校科技活動包含從事科研的所有相關事項，如科研項目、創(chuàng)新活動、科技競賽、科技發(fā)明、科研方法等。在本科生培養(yǎng)階段，高校主要以課程學習為主，以科技活動為輔，重在形成學生系統(tǒng)化的知識儲備，使學生具備初步的科學技能、學習能力、科研能力等。在碩士研究生培養(yǎng)階段，高校主要是進一步完善基礎科學知識并提高知識層次和梯度，在學生形成必需的基礎學習能力后，基于導師制，以科研為導向，重在培養(yǎng)碩士研究生從事科研的能力，并使其形成科研素養(yǎng)和科研習慣。在博士研究生培養(yǎng)階段，重點在于博士研究生的科研實踐和技能鍛煉，大多數(shù)情況下以科技活動為載體，以學術方向或科研項目為主體，鍛煉博士研究生從事科研的學術思想和科學思維，更多表現(xiàn)為創(chuàng)新性。

本科階段的科技活動主要特征為方向單一、方法簡單、內容基礎等，主體思想是在學生力所能及的前提下以主流科技競賽為目標，以學校創(chuàng)新實驗室、基礎教學實驗室、科技孵化實驗室等為依托，形成有效的科研方向。對大多數(shù)本科院校來說，本科階段的科技活動及其創(chuàng)新意識具有以下幾個特點：一是參與成員流動性較大;二是學生參與科研的時間較為零散;三是大多數(shù)本科生參與的科研活動主要依托科技競賽，以學術研究、科技發(fā)明為主的較少;四是支持力度較弱，較難形成強有力的科研平臺和經費支撐。

二、創(chuàng)新意識的綜合性

鄭州航空工業(yè)管理學院具有典型的本科類院校特點，主要任務是課程教學，對學生科研敏銳性及科研素養(yǎng)的培養(yǎng)缺失較大?？蒲袆?chuàng)新具有典型的綜合性，即科學研究并非單一的學科或少數(shù)幾個學科的簡單相加，而是多個學科的相互融入、相互配合。

以水上無人機研究為例，可視為艦船和無人機研究的綜合體，以無人機設計研究為主，以艦船設計研究為輔，根據需求可分為軍用和民用，每種應用方向的設計思想和工藝路線有所區(qū)別。軍用水上無人機更強調航程、作戰(zhàn)性能、飛行性能、起降條件等。民用水上無人機則主要用于水面搜救、海岸河岸巡邏、滅火、物流運輸?shù)?，更強調應用性，對起降條件、機動性能等要求稍弱。

由于軍用和民用需求的不同，水上無人機的設計思路也不相同，但無論軍用或民用，從設計方法和邏輯上講存在統(tǒng)一性。就設計方法來看，水上無人機設計主要考慮以下學科的綜合性。

（一）水面起降性能

水上飛機起飛降落時，是一個綜合的力學和控制問題。力學表現(xiàn)為水氣二者的耦合，即水動力（水動力學）和氣動力（空氣動力學）耦合。水動力設計研究包含如何設計水上無人機的人水機身或浮桶的外形、結構等，以減小水面起飛降落阻力，并承受足夠的結構強度。水面運動特征必然伴隨水面以上的空氣動力學性能的影響，由于部分機身和機翼處于空氣介質中，力學行為方式將產生較大的變化，由原來單一的全部處于空氣介質中的情況演變?yōu)椴糠痔幱诳諝饨橘|中的情況。同時，水上無人機水面滑行過程是動態(tài)的，可分為三部分：一是完全處于空氣介質中，表現(xiàn)為空氣動力學特性;二是同時具有空氣和水介質，表現(xiàn)為氣動一水動耦合特性;三是完全處于水介質中，表現(xiàn)為水動力學特性。

（二）飛行性能

鑒于實現(xiàn)水上起降需求，水上無人機與常規(guī)布局無人機的最大區(qū)別是如何考慮水面起降過程的飛機總體設計，同時降低水面滑行時水介質阻力和空氣介質阻力，并滿足起降升力性能。從飛行性能角度考慮，巡航和機動狀態(tài)下，要求無人機能夠實現(xiàn)高升力、低阻力，滿足結構性能，具有一定的裝載能力。巡航時飛行性能可參考常規(guī)飛行器氣動外形設計方法，考慮到水面起降性能，需要根據設計方案對機身或機翼浮桶進行水面適應性設計。機身下端采用多級斷階減阻技術或浮桶減阻技術提高水面起降性能，同時需考慮巡航狀態(tài)的升力阻力行為，兩方面需求往往相互制約，要結合飛行器氣動外形、機翼機身結構等的綜合設計提高飛行性能。

（三）滑行、飛行的綜合控制技術

從水面起降性能和飛行性能來看，其控制模式將綜合水面滑行和飛行性能控制。飛行性能控制采用副翼、方向舵、升降舵等常規(guī)手段進行控制?？紤]到飛行器外形的變化，要對舵面和副翼進行優(yōu)化以提高控制性能。對水面滑行控制方式，可考慮在飛行控制的方式基礎上對方向舵進行延伸優(yōu)化，實現(xiàn)水面方向控制性，并結合機身的多級斷階技術、機翼兩段附加航向穩(wěn)定性控制器等方式，提高水面滑行穩(wěn)定性。

除以上綜合特點外，裝載設計、數(shù)據鏈路設計、功能應用實現(xiàn)等均體現(xiàn)了學科綜合性。綜上所述，從學科角度來說，可以將水上無人機設計簡單地分為：飛行器總體設計、空氣動力學、水動力學、飛行控制、飛機結構設計、數(shù)據鏈、材料設計、飛行器制造工藝等學科的綜合，甚至包含飛行試驗、材料修復等學科的綜合。因此，創(chuàng)新意識主要表現(xiàn)為各種學科的綜合性，需要在一定的學科基礎知識、專業(yè)知識綜合前提下，對現(xiàn)有學科、應用方向進行綜合分析，從而有效實現(xiàn)其科研或科技活動的創(chuàng)新性。

三、創(chuàng)新意識的實踐性

科技活動的重要特點之一就是實踐性，作為各學科綜合性的表現(xiàn)，需根據各科研活動實際情況，將創(chuàng)新點或創(chuàng)新概念通過實際產品、樣品或試驗方式來驗證其正確性、可行性，這稱為創(chuàng)新意識的實踐性。以水上無人機研究為例，可通過團隊組建、方案設計及優(yōu)化、學科綜合突破等過程，最終實現(xiàn)水上無人機的創(chuàng)新設計。圖1為水上無人機陸上和水上試飛狀態(tài)。

通過前期詳細調研，項目以水上搜救和水質探測為主要任務，創(chuàng)新性采用了后推動力、連翼式機翼方式，首次將連翼式結構應用于水上飛機，在鄭州上街機場和大型湖面進行了試飛，驗證了該型水上無人機優(yōu)秀的水面起降能力及良好的飛行性能和操縱性能。后續(xù)結合該型無人機，針對物流應用，創(chuàng)新性開發(fā)了改進型水上運輸無人機。鄭州上街機場試飛情況如圖20

科技活動的創(chuàng)新性實施，形成并鍛煉了研究團隊成員之間的科研意識和團隊科技協(xié)同合作能力，這也是對學科綜合性的一次完整性錘煉和提升，對后續(xù)科技活動和學生學習具有積極的意義。

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