附中学生在省第31届青少年科技创新大赛中获一等奖
文/曹钰 图/李晶
2016年4月15日至17日,由省科协、省教育厅、省科技厅、团省委、省知识产权局共同主办,西北工业大学支持承办的陕西省第31届青少年科技创新大赛在西安隆重举行,来自全省各市区的400余名学生、科技辅导员等参加了本届大赛。继29届、30届大赛获一等奖后,附中学生在本届大赛又获一等奖,另有2名同学获二等奖。
大赛分为竞赛、实践活动展示和创意比赛三个板块。根据资格审查情况,共有405项作品入围此次大赛终评活动。评审专家在认真审阅学生申报材料的基础上,通过素质测评、技能测试、审阅材料、现场问辩等方式完成了终评各项测试环节。最终,附中李旭航、李晨扬、闫武庆的《基于固定多旋翼的飞行器研究》项目获一等奖,周博扬、朱九凌的《食虫植物捕虫机制的探究》获二等奖,指导教师均为江荣娟。
2015年10月,李旭航、李晨扬、闫武庆3名同学开始着手研制一种新型的飞行器。他们查阅大量资料后发现,小型无人飞行器发展迅猛,已经被广泛应用于航拍、物流、喷洒农药等多个领域。然而,市场上现有的两类无人机仍存在很多缺陷,如无人多旋翼飞机载重小、速度慢,而无人固定翼飞机,对起飞降落场地要求较高,使用不便。为了将固定翼、多旋翼的优点结合起来,实现固定翼飞机垂直升降、大载重、高速飞行等功能,3名同学大胆设想,以三角翼作为基础,上加四个起降电机,从而制造出一种新型的无人飞行器。
有了初步设想后,李旭航等同学确定了方案,并且为本次设计命名为“天鹅座计划”。该计划分三步进行:第一步是制作天鹅座一号机(既三角翼飞机)和其附属模块(飞控和遥控模块);第二步是制作天鹅座二号机(即多旋翼飞机)和其附属模块(飞控模块);第三步是在前两步基础上制作天鹅座三号机(既多旋翼和三角翼融合飞机)和其附属模块(飞控模块)。
俗话说,万事开头难。从未接触过三角翼飞机的几位同学犯了难。几经周折,他们最后用学校的废旧宣传板做出了机身,不仅造价低、飞行平稳,也实现了废物利用。所有部件制好后,他们进行了试飞。第一次试飞并没有成功。他们没有气馁,而是找出了原因,改造了飞机重心,使飞机最终实现了平稳飞行。飞机垂直起降飞至约20米高处,悬停于空中。转化为固定翼后,飞机正常向前飞行,绕操场两周后转化为多旋翼模式,垂直降落。这也宣告了这个历经4个多月的项目最终取得了成功。
相比于其他同类飞机,这款新型飞行器采用三角翼作为基础,在相同翼展下具有更大的有效升力面积。由于使用了水平电机与垂直电机分离,这架飞机实现了飞机结构的简化,也增强了飞行稳定性。
周博扬、朱九凌同学从小就对生物学有着浓厚兴趣。一次偶然的机会,周博扬在一本科普杂志上发现了食虫植物这类奇异植物。在老师的鼓励与指导下,他们产生了对食虫植物探究的想法,并试图通过对食虫植物捕虫机制的探究分析推测出其在人类生产生活中的可利用性。
在阅读了大量的文献资料后,两名同学决定着手利用高中学习到的生物化学实验方法对其进行探究实验,并测定各类食虫植物的捕虫效率。从2015年7月中旬开始,他们选取茅膏菜科的捕蝇草属、茅膏菜科的茅膏菜属、狸藻科的捕虫堇属正式展开研究。经过7个月的观察与实验,他们首次系统探究了全球主要食虫植物的捕虫方式、分泌物及消化液的基本性质;通过对食虫植物进食前后还原糖的定性检测,初步得出其叶瓣具有吸收能力的结论;首次通过对密闭空间中不同食虫植物的捕虫效率作出清晰而定量的描述,并提出有规划的农业方面应用食虫植物防治害虫的新类型。
千里之行,始于足下,成绩的取得离不开平时的积累。附中十分重视学生创新能力的培养,并以西北农林科技大学为依托,投入100多万建设科技活动室,添置3D打印机、桥梁模型、交通模拟信号灯等重要器材。学校还成立了科技兴趣小组,以科技制作、手工艺品制作等激发学生的动手能力、想象力和创造力。附中负责人表示,将来会加大这方面投入力度,积极开展发明创新、科技竞赛活动,组织师生参与省内外科技创新比赛,以激发学生的科研兴趣,培养出更多创新型人才。
合影
同学们在展示天鹅座飞机
讲解食虫植物
天鹅座三号机
对比试验