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與高速飛行的飛機不同，微小型無人機體積小，重量輕，飛行速度低，更容易受到環境湍流的影響，需要高靈敏度的小型氣流傳感器提供全面的空氣動力學信息。如何讓微小型無人機像鳥類一樣感知和操縱氣流一直是航空和傳感器領域的難題。 面向微小型無人機的飛行參數測量，北航研發團隊研制出一種基于氧化釩的高靈敏度柔性流速傳感器，實現了0.11 mm/s和0.1°的超高流速和角度分辨力，實驗驗證了攻角、側滑角和空速的多參數感知能力，并完成了微小型無人機飛行速度以及機翼微振動的測量，為微小型無人機提供了低成本、高精度的大氣參數傳感方案。 該傳感器基于量熱式原理，由中心微加熱器產生恒定溫差，四周的熱敏電阻陣列測量溫度分布，根據熱敏電阻陣列測得的溫度差準確反映流速大小及方向。采用懸空型隔熱結構以及高電阻溫度系數材料氧化釩作為熱敏電阻以增大傳感器的測量靈敏度。在聚酰亞胺基底上通過MEMS工藝加工了總厚度90μm的超薄柔性流速傳感器，實現了微小型無人機的曲面貼附功能。經風洞測試，流速傳感器的理論分辨力達0.11 mm/s,流速測量重復精度約為測量值的0.5%，響應時間約為20ms。在10 m/s時，流速傳感器的最大角度靈敏度為36.7 mV/deg，噪音水平為1.78 mV，根據2σ準則計算出其理論角度分辨力為0.1°。 研究團隊已經完成流速傳感器工程化樣品的制備，并將兩個流速傳感器裝載到一個微小型無人機平臺上進行飛行參數感知應用。結果表明平均飛行速度的估計誤差低于0.2 m/s。由于流速傳感器的高靈敏度特性，它甚至捕捉到了機翼的微振動信息，并與外置IMU模塊顯示了相同的機翼振動頻率。這項研究展示了一種柔性高靈敏度流速傳感器，拓寬了流場感知在微小型無人機姿態檢測、空速估計以及飛行安全監測方面的應用，為無人機的飛行參數測量提供了創新的設計思路與發展前景。

廣泛應用于汽車、鍋爐及裝備制造等行業的不銹鋼焊管是我國鋼鐵行業重點發展的高端不銹鋼精品深加工產品，其由鋼帶卷制成管而由鎢極氬弧焊接（TIG）而成，但在高速焊接生產過程中會出現咬邊和駝峰焊道成形缺陷，成為不銹鋼管高效焊接生產的技術“瓶頸”和行業技術發展的堵點、難點。基于此，通過研究揭示不銹鋼管TIG焊接生產提速后出現的咬邊、駝峰焊道表面成形缺陷形成機理，提出利用輔助TIG電弧對熔池進行熱力聯合調控抑制高速TIG焊接過程中咬邊和駝峰焊道的形成，發明了列置雙TIG電弧（Tandem TIG）高效低能耗焊接工藝，將咬邊和駝峰焊道缺陷防止在萌芽狀態；與單TIG焊相比，焊接速度提高1倍以上，能耗降低20%以上，很好地解決了焊接高質量和高效率難平衡的問題；開發了鎢極燒蝕在線監測系統和不銹鋼管在線固溶熱處理系統，實現了不銹鋼管高效、低能耗、低成本焊接生產，提升了不銹鋼焊管行業技術水平。在此基礎上，基于相同熱力調控理念開發了TIG電弧輔助MIG/MAG電弧高速焊接工藝，焊接速度提高75%。項目累計授權發明專利5件，制定團體標準2項，工信部認定節能技術1項，獲中國專利優秀獎等科技獎勵6項。項目成果推動和引領不銹鋼焊管生產向高效、低能耗方向發展，具有顯著的技術優勢和應用前景。 （a）工藝原理 （b）列置雙TIG電弧和熔池圖像 圖1 列置雙TIG電弧高速焊接工藝原理 （c）鐵素體不銹鋼焊管 （d）奧氏體不銹鋼焊管 圖2 不銹鋼管列置雙TIG電弧高速焊接生產 圖3 鎢極燒損在線監測系統 圖4 奧氏體不銹鋼管高速焊接生產過程中在線固溶熱處理工藝流程