工作人员正在调试“长弓1号”。
“长弓2号”设计图
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,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”,并于近日试飞成功。两款航行器分别采用固定翼和折叠翼结构,均能在空中稳定飞行,在水下隐蔽航行,全过程全自主,无需人工控制。
性能 负重1千克 潜深100米
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固定翼和折叠翼结构,均能迅速跨越水空介质,在空中稳定飞行,在水下隐蔽航行,全程无需人工控制。
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。
前景 可广泛应用于海洋探索开发
固定翼与折叠翼样机成功实现跨域航行,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有了新的进展。
既能上天也能入海的航行器并不常见,这种航行器也被不少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,实现了飞行器在水下稳定航行。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、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碳纤维复合材料去替代普通金属,还在结构设计上尽量为航行器减重,连1克重的电线也斤斤计较。在设计要求下,力求将航行器总质量控制到最低。”
【名片】
长弓1号 长弓2号
长弓1号长2.3米,翼展2米;长弓2号长1.9米,翼展2.5米。两款航行器不仅能在空中、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。
本组文/综合央视新闻、科技日报