航模运动在无人机高职教育中的作用研究

顾诚

摘 要：文章首先分析了航模和无人机的区别以及航模运动的内涵，研究无人机应用领域的人才需求，最后结合航模运动和无人机应用技术的联系，分析高职院校如何利用航模运动开展相关职业教育。

关键词：航模运动；无人机；高职教育

无人机应用技术是目前热门专业，航模运动则能够促进无人机职业教育水平的提升。高职院校可通过航模运动来培养更多的无人机专业人才。

1 航模运动和无人机概述

航模运动是航空模型运动的简称，运动的内容包括制作、放飞和操控航空模型，是一种竞赛活动。由于对参与者综合素质有所要求，使得参与者必须要同时具备足够的航空基础理论知识和实践动手能力。目前，航模在国际上已经举行了广泛的国际赛事，成了一种广泛开展的职业运动，这些活动也在很多高职院校和一些本科高校中开展。无人机是无人驾驶飞机的总称，使用无线电进行遥控，或者提前预设好程序，利用传感器进行判断和自主飞行的飞行机器人。当前世界上有30多个国家正在发展无人机，有着极大的市场规模。我国的无人机产业发展极为迅速，并且也衍生出了制造、使用和维护等职业，让高职院校无人机专业有了很大的发展机会[1]。

2 航模和无人机的区别

从直观上而言，无人机和航模很像，都是没有人直接操控的飞行装置，但是二者在本质上有很大的区别。

无人机和航模的管理方式有很大的区别，航模归属航空运动中心管理，而无人机则需要接受民航局的管理。实际使用当中，无人机有更加明确的任务，包括执行航洋调查、地质调查等，航模则更多是在航空运动上使用。

无人机和航模存在的区别主要来自于两种飞行器在操控方式上的不同。由于航模的操控都是要在可视范围内的，使得航模只能在500 m范围之内飞行，飞行高度也必须要在120 m以下，如果超过了这个范围，航模没有自主飞行能力，失去控制之后就很难继续飞行。相比之下，无人机则具备自主飞行能力，可以按照专门事先设定好程序和路线，在作业中就可以自主飞行。并且，目前的无人机都有大量的传感器，包括摄像头等，可以感知周围的环境，给无人机的操控者足够的态势感知信息。无人机除了飞行平台、操作人员，以及飞行平台上的各种设备，地面还有控制中心，能够专门控制无人机，并且分析无人机当前的情况。

由于功能和需要的不同，无人机也比航模复杂得多，航模的构成包括3个部分，飞行平台、动力系统和控制系统，而无人机除了这些系统外还有一些传感器、地面站平台等，依靠复杂而且全面的系统功能，保证无人机在工农业生产中发挥不同的作用[2]。

3 无人机高职教育的人才培养要求

3.1 无人机修理和维护的人才的培养

无人机由于需要执行任务，是可以被反复使用的，在作业过程中无人机会出现损坏和老化，需要进行修理和维护。目前使用在无人机制造中的航空材料有很多种，低端的无人机会使用塑料、轻木、铝合金等，高端无人机则会利用碳纤维或者复合金属材料。更重要的是，目前无人机由于在功能上的要求，在材料选择和制造上的标准一般都和有人驾驶飞机的要求一致。由于这些繁多的维修内容，以及生产时的高标准，就要求无人机的制造维修人才都需要具备足够的理论水平，同时拥有较强的实践能力，了解不同航空材料的机械加工属性，知晓相关的加工工艺，并且能够掌握相关的加工设备，保证加工生产的效率，以及维修的准确性。

3.2 无人机动力系统的使用和维护人才的培养

目前的无人机可拥有很多不同的动力系统，小型无人机会使用电池或者是微型活塞发动机作为主要动力，一些轻型无人机的动力是小型活塞发动机，大型无人机的动力装置包括涡扇发动机、涡桨发动机和涡轮发动机等。近些年大量的新能源技术出现，使很多无人机也开始使用燃料电池和太阳能这样的新能源技术 。为了满足无人机发展的功能需求和顺应市场需要，高职院校需要加强无人机动力系统使用和维护人才的培养，尤其需要这类人才具备使用和维护不同种类无人机动力的能力，并且具有极高的适应性。

3.3 无人机系统设备维护和使用人才的培养

无人机的系统设备包括飞行平台、任务设备和地面设备等部分，由于无人机可以执行很多不同的任务，这些设备当中会有飞控系统、机电系统、机载传感器、导航设备和通信设备等，地面指挥系统当中包括设置在地面的各种地面卫星通信设备、发射装置和回收装置。由于无人机产业的高速发展，国内的职业院校在无人机系统设备维护上的人才培养规模已经难以符合无人机快速发展的需要，因此，广泛在校内外开展航模运动能够扩大无人机应用技术的人员覆盖面[3]。

3.4 无人机飞行操控和任务设备操控人员的培养

虽然目前国内已经形成了广阔的无人机应用市场，并且有很多无人机制造企业出現，大量的工农业生产也开始使用无人机开展。但与之相对应的是，能飞多机型的无人机飞手十分匮乏，尚且不能够满足市场的需要。当前很多职业学校都已经开展了无人机操控的课程，具体机型以多旋翼无人机为主，但是缺少固定翼飞机的相关操控课程设置。大中型无人机一般采用固定翼的布局方式。大部分院校只培养多旋翼飞手，并不能有效缓解当前无人机飞行操控及任务操控人员的培养。部分院校虽然有相关的课程设置，但多数学生却依然需要在学校之外的培训培训机构进行任务操控的学习才能达到作业水平。比如对于小型固定翼无人机操控的飞行员，不仅要有相应的执照，还需要具备良好的目视操控能力；而对于轻型固定翼无人机的操控，飞手还需要能够进行路线规划。

因此，市场的发展需要高职院校让学生开展有效的无人机多机型训练，尤其是固定翼飞机，通过开展更加复杂的航模操纵练习，使他们能够获得更多的实飞经验，形成扎实的基本功，对不同动力、不同类型、不同尺寸的固定翼飞行器都有良好的操控能力，有效弥补当前飞手人才不足和能力不足的空缺[4]。

4 开展航模运动对于无人机高职教育的促进作用

要扩大无人机应用技术在学生中的普及面，需要大力推广航模运动，但是从目前无人机应用市场对人才的需求来看，人才市场的需求量远远大于人才培养量。

4.1 通过航模运动让高职学生获得更多的航空知识

我国在基础教育上对航空知识的普及有很大不足，使得学生在进入航空职业技术学校或者相关专业之前对航空知识的了解很少。航模运动的开展以及学生的广泛参加，可以让学生能够自主地学习和寻找航空方面的知识，对航模能够形成一个更加全面而且立体的认识。尤其是目前，很多学校投太过注重理论教学，但是对实践却缺少足够的投入，导致学生并没有形成足够的動手能力。学生在参加航模运动之后，可以更加透彻地了解到航模的一些主要技术原理，而且能够将气动等方面的知识结合到实践上。

4.2 建立对无人机的认识和操控能力

虽然无人机和航模的区别很大，但由于二者都是无人驾驶的飞行器，所以两者之间依然有很大的相似度。学生在参加航模运动的同时，也能够利用航模有对无人机有更加透彻的了解。比如学生经过航模的组装和调试，了解航模的空气动力学特性，动手操作能够让学生增强工程制图的应用能力，并且灵活地掌握航电知识，对未来无人机的使用帮助极大。并且航模的操控都是立足于目视操控的，对于操控无人机而言，目视操控也是一个重要的基本功。很多无人机的起降过程都是通过目视操控来完成的，一些比较高端的无人机也依然有目视操控模式。学校在开展教学的过程中，可以先利用微型的固定翼无人机进行基础训练，然后进行高速航模进阶训练，给学生未来目视操控无人机打下更好的基础。

4.3 让学生能够具备更强的无人机维护和制造的能力

在不断对航模进行操控和使用的过程中，学生将进行大量的航模维修保养实训，这对提升学生航模的维护保养能力的同时，也能够为日后无人机的保养维护打下基础。比如机体材料方面，航模也会使用金属、塑料、轻质木，一些先进的航模也会使用到碳纤维等，学生对于航空材料的认识能够更为全面，所以在日后的航空材料加工和机务维护上，也会形成扎实的认识。另一方面，由于起飞重量比较相近，而且设计的结构特点也类似，这使得航材加工上也会具有一定的相似性，由此学生在动手实践之后，其实也是在提高自身对无人机生产流程的认识。

多数航模和小型无人机所使用电池和无刷电机作为动力来源、大型航模和中小型低速都无人机使用了活塞发动机+螺旋桨作为动力、在一些高端航模中，也使用了涡轮发动机，高端无人机当中也应用了类似的动力系统。所以二者在动力来源上有很大的相似之处，飞行动力系统都是触类旁通的，而学生通过了解不同类型的动力系统，进一步地了解无人机的构造和功能。

目前航模运动正在快速发展期，各种不同动力类型的航模也大量出现，为了能够让学生对无人机动力的维护和使用有更加深刻的掌握，学校需要在课程的设置上朝电动和活塞动力上有更多的倾斜，使学生所掌握的知识更能适合市场的需求[5]。

5 结语

在高校开展航模运动对无人机应用技术人才的培养有着很大的帮助，为了能够培养更多的相关专业技术人才，高职院校需要大力在校内外开展航模运动，提高学生和社会青年的基础航空理论水平和实践掌握。

[参考文献]

[1]白祥.关于高职无人机专业建设的调研与探索[J].中外企业家，2016（35）：200，202.

[2]郭卫刚，孟浩.航模运动在飞行原理课程中的教学实践[J].教育教学论坛，2017（42）：153-154.

[3]张成，汪东.航模运动与创新型人才培养探讨[J].中国校外教育，2018（9）：88.

[4]林薛迪.浅谈学校发展航模运动[J].学周刊，2015（13）：198.

[5]刘刚.高职学生无人机操控手培养的探索与研究[J].黑龙江科技信息，2015（36）：96.