◎ 科技日報記者 李麗云 通訊員 朱虹
讓飛機會潛水，讓潛器會飛。科幻創意變成了現實。記者4日從哈爾濱工程大學獲悉，該校水下機器人技術國家級重點實驗室歷時一年多，研發出兩架既能上天也能入海的潛空跨介質航行器，分別命名為“長弓1號”“長弓2號”，近日在黑龍江省五常市龍鳳山水庫試飛成功。
(資料圖片僅供參考)
這兩款航行器類似兩架小飛機，能在空中、水面、水下切換自如，可負重1千克，潛深100米，通過搭載的高清攝像機與數傳電臺，完成大氣邊界層與海洋邊界層界面觀測。
團隊負責人、哈工程船舶工程學院教授李曄介紹，兩款航行器分別采用了固定翼和折疊翼結構，均能夠迅速跨越水空介質，在空中穩定飛行，在水下隱蔽航行，全程無需人工控制。
“長弓1號”跨域姿態圖片
空氣和水是兩種截然不同的介質，潛空跨介質航行器在不同環境介質中航行時，會受到未知的風、浪、流聯合干擾，所受環境外力情況和相應動力學響應都有顯著差異。李曄告訴記者，不同介質跨越是研發瓶頸所在。設計之初，經過對多旋翼、傾轉旋翼、固定翼等構型方案進行綜合比對分析，團隊最終確定固定翼飛行構型方案。
固定翼相比其他結構，在介質跨越過程中用時更短，但研發難度更大。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，這種跨域方式并無適合的數學模型可參考。綜合水中和空中各項性能參數要求，團隊進行了無數次仿真實驗，最終完成樣機總體方案設計。
“長弓1號”出水后空中飛行
讓“飛機潛水”是哈工程科研團隊看家本領，但讓“潛器會飛”著實給團隊帶來不小挑戰。技術負責人、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，但機身過重就無法輕盈起飛，因此，團隊通過一系列手段為航行器減重，連1克重電線也斤斤計較，力求將總重控制到最低。
為提高跨介質能力，團隊特別為“長弓2號”設計了折疊翼，而這也意味著航行器的穩定姿態更難以控制。為了讓“長弓2號”穩定飛行，其折疊結構更迭達9版之多。在試驗中，“長弓2號”整體出水，展開機翼，成功起飛，全程不到6秒。
“長弓2號”跨域姿態圖片
最終，固定翼與折疊翼樣機雙雙成功實現跨域航行，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航行器技術取得重要進展。業內專家評價，這種航行器用途廣泛，在海洋探索和開發方面具有廣闊應用前景。
