|
& [/ N- \3 c& T, A" f3 x
原标题：试飞成功！新型航行器上天入海自如切换 : |5 g( ?1 U. C' }
5 B1 z. s0 p2 s; H# G+ @5 l# D' d
试飞成功！新型航行器上天入海自如切换 6 k# v1 G8 t% I
科技日报记者 李丽云 通讯员 朱虹 ! A1 [5 J* C# t0 J
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，以优美的转身轻盈飞出水面。
# j4 w* l/ ^# T& N 
+ G, d' r7 k5 n% O' ^
“长弓2号”跨介质出水 " @7 O2 J+ Y6 n" p8 E: z
科技日报记者11月4日从哈尔滨工程大学获悉，这两架既能上天也能入海的神奇小飞机是两架名为“长弓1号”和“长弓2号”的潜空跨介质航行器，由哈尔滨工程大学（简称“哈工程”）水下机器人技术国家级重点实验室历时一年多打造。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。 # K& H8 H9 e2 X% y8 ~! f
负重1千克、潜深100米、可在空中、水面、水下自如切换 : f3 v) ^. X4 o2 H2 u9 d% B' U
金秋十月，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，螺旋桨划破水面，熟悉的马达声传入耳中，“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，不负众望地在空中实现了稳定飞行。 * z& E# k* C1 E; P0 ^
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。”哈工程硕士生王宝旭说。
) e( u W) s4 n" u+ h$ U0 V# X 2021年，该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进行了多次讨论，对多旋翼、倾转旋翼、固定翼等构型方案的任务能力、应用前景、技术可行性等进行了综合比对分析，最终确定固定翼飞行构型方案。
! g" [% w9 y9 l 
8 i' l; U3 g! \7 J* t5 Y “长弓1号”出水后空中飞行
* i' I" I2 v8 p/ c { 固定翼相比其他结构，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参考。 # V! J: c: q# _- {
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。
% R. p0 B, n& S. q: a! Y) N 两款航行器机翼展开后与古代长弓的大小和形状相近，尺寸分别为长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。 ; C. k( [+ I3 V) V) b) g, a
让飞机会潜水，让潜器会飞
8 H z% ?) j5 o7 i4 K) W& b; Y4 n 既能上天也能入海的航行器并不常见，业内专家评价这种航行器用途广泛，在海洋探索和开发上具有广阔的应用前景。 ; W/ h# k6 Q6 i9 b7 D1 p$ F# j) m. A- W( V% c
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。
% U% j1 n r6 C: M; S/ }! X 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克重的电线也斤斤计较，力求将航行器总重控制到最低。” * }' B2 P* X3 {2 L# R
为提高跨介质能力，团队特别为“长弓2号”设计了折叠翼，而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，其折叠结构更迭达9版之多。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。 W! }4 R7 ^9 Y! C0 Y
9 ~& A. _ y. N “长弓2号”跨域姿态图片
+ N$ d9 V* W1 x2 P 固定翼与折叠翼样机双双成功实现跨域航行，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取得重要进展。 ! j5 q/ C* P N+ M0 b! S/ H
来源：科技日报 文中图片均由哈尔滨工程大学提供 ! Q5 U; d9 m2 g/ F' f/ ~1 N$ e; W
编辑：沈唯（实习） ) }. W( x6 l* g6 h8 Z
审核：张爽返回搜狐，查看更多
5 r7 {$ e2 g# P2 W2 w5 G( w+ d7 h4 H9 l: \* ^, n/ A/ c6 z0 P
责任编辑：
; [# l5 p1 }5 ^2 c& U. G
4 V0 `, {: t' ~" o3 n! t J8 w
+ f8 v# p( S0 z' X0 Y/ n. _* N' Y% I
3 J" @( C3 p: e) T+ X( `
| 
