Fly-Mi 團隊如何為航空貨運挑戰賽準備貨運無人機 (UAV)

大家好，我們是 Fly-Mi – 隸屬於米蘭理工大學航空航天科學與技術系的 EUROAVIA 米蘭分會學生工程團隊。我們成立於 2022 年，有著一個明確的目標：透過設計、開發和製造無人機 (UAV) 以及先進的航空系統，用實際的工程經驗來補充我們的學術研究。

多年來，我們已成長為國際舞台上一支極具競爭力的團隊，參加了各項大學無人機競賽，並參與了航空專案從概念設計到製造和飛行測試的全生命週期工作。2025年，我們憑藉專為執行人道主義任務而設計的自主無人機 OLIVIA，在英國的無人機系統挑戰賽（UAS Challenge）中獲得第三名，完成了一個重要的里程碑。

在 2026 賽季，我們決定迎接一項新的挑戰：航空貨運挑戰賽（ACC）。這是航空模型領域最複雜、最負盛名的國際比賽之一。該項比賽要求團隊設計和製造一架無線電控制的貨運飛機，這促使我們重新思考我們的設計與製造方法。

Heméra 專案框架

我們的設計過程分為四個技術領域：空氣動力學部門致力於優化外部幾何形狀以滿足任務需求；結構部門負責飛機架構和材料選擇；飛行力學部門確定主要尺寸並確保穩定性；電子、推進與控制 (EPC) 部門負責系統整合和推進系統設定。此外，我們的商業、行銷和傳播團隊負責管理合作夥伴關係並監督團隊的公眾形象。

過去的一年裡，所有部門協同工作開發了 Heméra 專案，將空氣動力學、結構、飛行力學和電子技術整合成了一個統一的設計。Heméra 是一款專為 2026 航空貨運挑戰賽開發的固定翼無人機，旨在保持高氣動性能的同時最大化貨物運輸效率。它採用傳統下單翼配置，配備可收放起落架以減少阻力，並採用雙翼吊掛式馬達設定以提高推力效率及優化結構載荷分佈。

該設計注重將低迎角下的阻力降至最低，透過碳纖維複合材料的硬殼式架構實現結構效率，並透過冗餘航空電子設備確保整體系統可靠性。透過空氣動力學優化（CFD 和 XFLR5 分析）、結構驗證（FEM）以及迭代式的多學科設計，最終形成的配置能夠以約 35 米/秒的速度運載多達 6 個有效載荷單元，在載荷能力和飛行性能之間實現了完美的平衡。

從設計到模具製造

確定飛機的最終配置後，我們就進入到了生產部件所需模具的設計和製造階段。在 Xometry 等合作夥伴的支持下，我們製造出了能精確複製我們設計幾何形狀的高精度模具。隨後，我們自行完成了複合材料的層壓工作。

從結構角度來看，我們的飛機設計非常注重在保持足夠強度的同時減輕重量。大多數結構部件均由複合材料製成，特別是碳纖維層壓板以及帶有 Rohacell（羅哈塞爾）或蜂窩芯的夾層結構。這使我們能夠實現輕質而堅固的機身結構——這對於在保持出色飛行性能的同时最大化有效載荷能力至關關重要。

影響模具性能的材料選擇

今年我們面臨的主要挑戰之一，是為模具選擇合適的材料。它們需要承受苛刻的熱壓罐環境，壓力約為 2 bar，溫度高達 120°C。如果選錯材料，整個生產過程都會受到影響。

在 Xometry 技術團隊的支持下，我們確定 6082 鋁合金 (3.2315 / Al-Si1Mg) 是最合適的材料。它在強度和重量之間取得了良好的平衡，並具有出色的可加工性，這對於達到所需的模具幾何精度非常關鍵。此外，其熱穩定性和耐腐蝕性使其非常適合在熱壓罐中進行重複使用而不會發生明顯變形。

這一材料選擇在製造階段直接見效，事實證明這套方案非常成功，生產出的部件以優異的品質滿足了我們所有的設計和生產要求。

我們透過 Xometry 平台訂購了零件，並使用 CNC 銑削製造了用於生產設備的關鍵部件。特別是，我們生產了由 6082 鋁合金製成的鋁製模具，包括專門為碳纖維層壓設計的輪轂模具和馬達座模具。這些模具進行層壓的內表面需要達到 Ra 0.8 的表面粗糙度，而對於外部和非功能區域，標準表面光潔度就足夠了。這種對幾何形狀和表面品質的嚴格控制，對於確保複合材料鋪層的均勻性以及最終結構部件的整體性能至關重要。

Fly-Mi 團隊的下一步計劃

飛機專案的後續重點是完成多架機身的生產和組裝，隨後將進行廣泛的飛行測試活動。這首先將從子系統驗證和性能評估開始，然後轉入飛行員培訓和飛行配置優化，以在比賽中爭取最高分。

我們還計劃進行額外的空氣動力學改進（例如增加翼尖小翼）和進一步的 CFD 分析，以提升性能並擴大飛行包線。 在短期內，我們的主要重點是即將舉行的航空貨運挑戰賽。這是歐洲乃至全球最重要的比賽之一，我們的目標是重現並超越以往的成績。

放眼未來，我們希望在技術和團隊組織方面繼續成長。我們計劃參加新的國際比賽，不斷挑戰自我，提升我們的設計與生產能力。

另一個關鍵的優先事項是擴大我們的行業合作夥伴網路。與航空航天及其他技術領域公司的合作，是建立大學與工業界之間堅固橋樑的基礎。