轻轻一甩手，一架架脸盆大小的关羽、张飞、曹操等《三国》卡通人物形象遥控飞机便即刻起飞，并在空中盘旋、翱翔……8月2日，同济大学航空航天与力学学院（简称“航力学院”）举办了2019年同济大学微小飞机大赛暨《小飞机设计、制作》课程作品展。参加本次大赛的为航力学院2019级航空专业的47名位大二学生，他们共分为12组，提交了今年暑期《小飞机设计与制作》实践课程上刚刚完成的作品：曹操、刘备、孙权、关羽、张飞、赵云、黄总、马超、诸葛亮、姜维、吕布、周瑜等《三国》卡通人物形象电动遥控飞机12架、国产飞机树叶雕刻作品130余件、电动木牛流马水装置2件、三国人物扑翼机构10套、《三国》人物剪纸作品11件。其中，12架《三国》枭雄形象飞机都已成功飞上了蓝天。

图1 《三国》卡通人物飞机试飞现场

l   设计、制作《三国》卡通人物飞机

本次参展的12架水浒卡通人物飞机均为固定翼，翼展为40-45cm左右。飞机设计时，12组同学发挥了自己的想象力，根据刘备、曹操、关羽等《三国》人物的形态，以卡通的方式将人物形象融入各自飞机。所有飞机采用2.4GHZ无线遥控，6通的微型接收机，遥控范围数百米左右，适于室内外飞行。这些可爱的卡通人物飞机个个形象夸张，有的威猛刚毅，有的仪表非凡，有的嫉恶如仇……

（a）“黄忠”飞机                      （b）“张飞”飞机

（c）“赵云”飞机                    （d）  “孙权”飞机

图2   《三国》卡通人物飞机

12架卡通飞机的布局构思各不相同。“赵云”飞机巧妙地将后背的旌旗设计成机头，两脚设计为升降舵面；“张飞”飞机则以硕大的身躯作为机身，帽顶部安装电机和螺旋桨；“关羽”飞机以夸张地以大头作为主升力面，胯下赤兔马作为垂直安定面；“曹操”飞机最为可爱，奸诈的面部外轮廓作前机身，长袍和下肢用来作控制飞机姿态的舵面……12款《三国》卡通人物飞机个个色泽鲜艳，显得格外逼真。

为了控制重量，所有卡通飞机的机身和机翼均采用5mm厚的泡沫板制成。动力采用7.4伏的小锂电池；发动机为微型无刷电机，可为飞机提供约70克的拉力。发动机架采用薄椴木层板制成，将微型电机牢牢固定在机头位置。

图3 《三国》飞机莱特兄弟风洞试验

值得一提的是，在上述12款《三国》人物飞机的设计过程中，每架飞机都经历了风洞吹风试验和动力测试实验。风洞试验使用的是同济大学近年复原的1900年莱特兄弟所使用的风洞。缩小版的《三国》人物飞机被放置于莱特兄弟的风洞中，获取相应飞机的升力和阻力等气动性能数据，并考察其是否与动力系统相匹配。

“本次暑期《小飞机设计制作》课程设计是一次集趣味、人文、实践和科学为一体的教学实践活动，其目的旨在提高学生们的文艺素养，培养学生们的创新能力、动手实践能力和知识综合应用能力，是航空专业课程思政改革的一次大胆尝试。目前为止，我们已经先后推出了《西游记》、《水浒传》、《三国》人物系列飞机，明年还将再度推出《红楼梦》系列飞机。将中国古典文学人物形象一一设计成飞机，这对于工科学生的科技艺术修养和科学实践能力来说，是不小的挑战。”本次课程的指导教师沈海军教授说。

• 《三国》人物剪纸、扑翼机构/木牛流马与飞机叶雕作品

在课程作品展中，除12架《三国》人物飞机以外，同学们还展示了课程初期原创的《三国》人物剪纸作品12幅、电动三国人物扑翼机构/木牛流马装置11件，也同样引人注目。

之所以要设计、制作《三国》卡通人物剪纸和扑翼机构/木牛流马装置，目的有三。首先是为后期《三国》人物飞机的设计选型，因为要将卡通人物融入飞机设计，就首先要熟悉人物形貌的特点。其二是通过相对简单的电动三国人物扑翼机构/木牛流马装置制作，熟悉CAD软件、激光切割机、材料工具、原料等的使用经验与技巧。其三，通过扑翼机构设计与制作，了解扑翼飞机的工作原理。

（a）诸葛亮组作品                 （b）关羽组作品

（c）张飞组作品                     （d）赵云组作品

图4 《三国》主题飞机作品展 

为了完成上述工作，同学们首先通过网络查取相应的《三国》卡通人物、木牛流马的图片，然后据此抽象并绘制出各自人物剪纸、扑翼机构或木牛流马的 CAD模型/图纸。紧接着，对上述图纸中的各部件进行排版，并通过激光雕刻机雕刻椴木层板，得到相应《三国》人物剪纸、扑翼机构或木牛流马的素材。最后，设计裁剪红纸，或拼装各部件并加装遥控动力装置，得到《三国》人物剪纸、扑翼机构或木牛流马的模型样品。

同学们遥控着自己制作的电动扑翼机构或木牛流马，赵云，关羽…等英雄好汉便张开翅膀，上下浮动，翩翩起舞。

值得一体的是，此课程中同学们还亲手用树叶雕刻了国产飞机作品130余件。这些叶雕作品有中国最先进的歼20、C919、运20、歼31等国产飞机，有歼10、枭龙、ARJ21等中生代飞机，也有歼5、轰5等国产“老爷机”，彰显了同济航空学子们“继往开来，航空报国”的远大理想。   

（a）《三国》人物剪纸

（b）国产飞机叶雕作品：C919和歼20

 图5 国产飞机叶雕与《三国》人物剪纸作品