◎ 科技日报记者 李丽云 通讯员 朱虹
让飞机会潜水，让潜器会飞。科幻创意变成了现实。记者4日从哈尔滨工程大学获悉，该校水下机器人技术国家级重点实验室历时一年多，研发出两架既能上天也能入海的潜空跨介质航行器，分别命名为“长弓1号”“长弓2号”，近日在黑龙江省五常市龙凤山水库试飞成功。
(资料图片仅供参考)
这两款航行器类似两架小飞机，能在空中、水面、水下切换自如，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界面观测。
团队负责人、哈工程船舶工程学院教授李晔介绍，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，全程无需人工控制。
“长弓1号”跨域姿态图片
空气和水是两种截然不同的介质，潜空跨介质航行器在不同环境介质中航行时，会受到未知的风、浪、流联合干扰，所受环境外力情况和相应动力学响应都有显著差异。李晔告诉记者，不同介质跨越是研发瓶颈所在。设计之初，经过对多旋翼、倾转旋翼、固定翼等构型方案进行综合比对分析，团队最终确定固定翼飞行构型方案。
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，这种跨域方式并无适合的数学模型可参考。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，最终完成样机总体方案设计。
“长弓1号”出水后空中飞行
让“飞机潜水”是哈工程科研团队看家本领，但让“潜器会飞”着实给团队带来不小挑战。技术负责人、哈工程博士生孙祥仁介绍，通常航行器为抗压，下潜越深材料越重，但机身过重就无法轻盈起飞，因此，团队通过一系列手段为航行器减重，连1克重电线也斤斤计较，力求将总重控制到最低。
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。
“长弓2号”跨域姿态图片
最终，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。业内专家评价，这种航行器用途广泛，在海洋探索和开发方面具有广阔应用前景。
