快讯：能上天能下海，哈工程潜空跨介质航行器试飞成功

• 2022-11-04 21:48:21 来源：中国青年报客户端

中国青年报客户端讯（朱虹 中青报·中青网记者 孟佩佩）波光粼粼的水面上，两架“小飞机”先后潜入水下，用几十秒的时间抵达指定位置，完成任务后，再优美地转身轻盈飞出水面。近日，这两架名为“长弓1号”和“长弓2号”的潜空跨介质航行器试飞成功。

(相关资料图)

由哈尔滨工程大学水下机器人技术国家级重点实验室历时一年多打造的这两款航行器分别采用了固定翼和折叠翼结构，均能够迅速跨越水空介质，在空中稳定飞行，在水下隐蔽航行，全过程全自主，无需人工控制。

今年10月，在黑龙江省五常市龙凤山水库，随着通信信号的消失，“长弓1号”开始了自主跨域航行之旅。40多秒后，“长弓1号”露出水面，随着机体内水的排出，“长弓1号”自主调整飞行姿态，迅速腾空飞离水面，以良好稳定的出水姿态完成了水-空介质跨越过程，实现了空中稳定飞行。

在整个试验过程中，“长弓1号”从出水到稳定飞行的跨介质7秒钟最让科研人员紧张。“空气和水是两种截然不同的介质，水的密度比空气大近800倍，潜空跨介质航行器在两种截然不同的环境介质中运行时，会受到未知的风、浪、流的联合干扰，所受的环境外力情况和相应的动力学响应都有显著差异。”哈尔滨工程大学硕士生王宝旭说。

据了解，2021年，团队在国家自然科学基金支持下，开展潜空跨域无人航行器技术研究工作。在设计之初，团队对潜空跨介质航行器的飞行构型方案等进行了多次讨论、综合比对分析，最终确定了固定翼飞行构型方案。相比其他结构，固定翼在介质跨越过程中用时更短，但研发难度更大。不同于多旋翼可以在水面上起飞，固定翼飞行器可以直接跨越水空界面，这种跨域方式此前没有任何数学模型可以进行参考。

综合水中和空中各项性能参数要求，团队进行了无数次仿真实验，完成了“长弓1号”“长弓2号”样机的总体方案设计，并基于CFD技术评估了航行器空中飞行、水下航行、水-空介质跨越等过程的运动性能，验证了两型样机方案的可行性。

两款航行器机翼展开后与古代长弓的大小和形状相近，尺度分别为长2.3m×翼展2m和长1.9m×翼展2.5m，不仅能在空中、水面、水下切换自如，还可负重1千克，潜深100米，通过搭载的高清摄像机与数传电台，完成大气边界层与海洋边界层的界面观测。

既能上天也能入海的航行器并不常见，这种航行器也被业内专家认为用途广泛，在海洋探索和开发上具有广阔的应用前景。让“飞机潜水”是哈工程科研团队的看家本领，为了能让航行器在100米水下抗压，团队为航行器设计了耐压舱，通过一枚小小的推进器作为水下动力来源，实现了飞行器在水里下稳定下潜航行。但是让“潜器会飞”着实给团队带来了不小的挑战。

技术负责人、哈工程博士生孙祥仁介绍，通常航行器为了抗压，下潜越深，材料越重，但机身过重航行器就无法轻盈起飞，因此，团队通过一系列手段为航行器减重。“我们不仅采用了新型的碳纤维复合材料去替代普通金属，还在结构设计上也尽量为航行器减重，连1克重的电线我们也在斤斤计较，在设计要求下，力求将航行器总质量控制到最小。”

为了提高跨介质能力，团队特别为“长弓2号”设计了折叠翼，这也意味着航行器的稳定姿态更难以控制。为了让“长弓2号”稳定飞行，其折叠结构更迭了9版。在试验中，“长弓2号”整体出水，展开机翼，成功起飞，全程不到6秒。固定翼与折叠翼样机双双成功实现跨域航行，这意味着，融合空中飞行、水面游弋、水下巡航能力于一体的跨介质航行器技术有了新的进展。

试验中，湖面秋风如刀，团队成员冒着秋寒裹着军大衣，在浮码头上一遍遍测试航行器运动姿态。“我们每天伴着清晨的薄雾出发，在夜幕长堤的灯光下踏上归途，也许别人不懂，但这是航海人的浪漫。”哈工程博士生韩兆亮说。

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