記者 李麗云通訊員 朱虹

讓飛機(jī)會(huì)潛水，讓潛器會(huì)飛。科幻創(chuàng)意變成了現(xiàn)實(shí)。記者4日從哈爾濱工程大學(xué)獲悉，該校水下機(jī)器人技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室歷時(shí)一年多，研發(fā)出兩架既能上天也能入海的潛空跨介質(zhì)航行器，分別命名為“長(zhǎng)弓1號(hào)”“長(zhǎng)弓2號(hào)”，近日在黑龍江省五常市龍鳳山水庫(kù)試飛成功。

【資料圖】

這兩款航行器類似兩架小飛機(jī)，能在空中、水面、水下切換自如，可負(fù)重1千克，潛深100米，通過(guò)搭載的高清攝像機(jī)與數(shù)傳電臺(tái)，完成大氣邊界層與海洋邊界層界面觀測(cè)。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、哈工程船舶工程學(xué)院教授李曄介紹，兩款航行器分別采用了固定翼和折疊翼結(jié)構(gòu)，均能夠迅速跨越水空介質(zhì)，在空中穩(wěn)定飛行，在水下隱蔽航行，全程無(wú)需人工控制。

“長(zhǎng)弓1號(hào)”跨域姿態(tài)圖片

空氣和水是兩種截然不同的介質(zhì)，潛空跨介質(zhì)航行器在不同環(huán)境介質(zhì)中航行時(shí)，會(huì)受到未知的風(fēng)、浪、流聯(lián)合干擾，所受環(huán)境外力情況和相應(yīng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)都有顯著差異。李曄告訴記者，不同介質(zhì)跨越是研發(fā)瓶頸所在。設(shè)計(jì)之初，經(jīng)過(guò)對(duì)多旋翼、傾轉(zhuǎn)旋翼、固定翼等構(gòu)型方案進(jìn)行綜合比對(duì)分析，團(tuán)隊(duì)最終確定固定翼飛行構(gòu)型方案。

固定翼相比其他結(jié)構(gòu)，在介質(zhì)跨越過(guò)程中用時(shí)更短，但研發(fā)難度更大。不同于多旋翼可以在水面上起飛，固定翼飛行器可以直接跨越水空界面，這種跨域方式并無(wú)適合的數(shù)學(xué)模型可參考。綜合水中和空中各項(xiàng)性能參數(shù)要求，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了無(wú)數(shù)次仿真實(shí)驗(yàn)，最終完成樣機(jī)總體方案設(shè)計(jì)。

“長(zhǎng)弓1號(hào)”出水后空中飛行

讓“飛機(jī)潛水”是哈工程科研團(tuán)隊(duì)看家本領(lǐng)，但讓“潛器會(huì)飛”著實(shí)給團(tuán)隊(duì)帶來(lái)不小挑戰(zhàn)。技術(shù)負(fù)責(zé)人、哈工程博士生孫祥仁介紹，通常航行器為抗壓，下潛越深材料越重，但機(jī)身過(guò)重就無(wú)法輕盈起飛，因此，團(tuán)隊(duì)通過(guò)一系列手段為航行器減重，連1克重電線也斤斤計(jì)較，力求將總重控制到最低。

為提高跨介質(zhì)能力，團(tuán)隊(duì)特別為“長(zhǎng)弓2號(hào)”設(shè)計(jì)了折疊翼，而這也意味著航行器的穩(wěn)定姿態(tài)更難以控制。為了讓“長(zhǎng)弓2號(hào)”穩(wěn)定飛行，其折疊結(jié)構(gòu)更迭達(dá)9版之多。在試驗(yàn)中，“長(zhǎng)弓2號(hào)”整體出水，展開(kāi)機(jī)翼，成功起飛，全程不到6秒。

“長(zhǎng)弓2號(hào)”跨域姿態(tài)圖片

最終，固定翼與折疊翼樣機(jī)雙雙成功實(shí)現(xiàn)跨域航行，意味著融合空中飛行、水面游弋、水下巡航能力于一體的跨介質(zhì)航行器技術(shù)取得重要進(jìn)展。業(yè)內(nèi)專家評(píng)價(jià)，這種航行器用途廣泛，在海洋探索和開(kāi)發(fā)方面具有廣闊應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞： 穩(wěn)定飛行 人工控制 大氣邊界層