西工大研發新型仿蝠鲼智能水下航行器 未來將應用海底科考

(大文新聞網記者 李陽波 西安報道)提起水下航行器，很多人第一印象可能都會想到圓柱形的潛艇，然而西北工業大學日前公布的一項最新科研成果，卻再次顛覆了人們的這一傳統認識。由該校航海學院「仿生智能水下航行器」項目團隊研發的「IV號仿蝠鲼智能水下航行器 」，不僅外形幾乎與蝠鲼別無二致，同時拖著100kg重的龐大身體，其還能像魚兒一樣在海裡自由撲動、滑翔、急停、轉彎、穿越。而最為重要的是，它的水下科考作業能力和潛航性能已達到國際先進水平，未來有望廣泛應用於我國海洋環境信息長期觀測和海底科考。

蝠鲼特性充分滿足水下航行器仿生需求

蝠鲼是一種生活在熱帶和亞熱帶海域底層的軟骨魚類，因其恐怖的外形而被稱為「魔鬼魚」。雖然長相有點嚇人，但比起其他眾多魚類，它卻擁有極其完美的流線型扁平軀體。這種形態不僅有利於游動推進，還有利於下潛滑行，且在航行器滑翔運動時，能有效借助流體的能量實現更高效率的滑行運動。

據西工大航海學院「仿生智能水下航行器」項目團隊介紹，人類已經觀測到蝠鲼長達數千公里的遷徙現象，正是對其運動高效率的有利證明。因此，蝠鲼這一特性，也充分滿足了長航時、高機動的大範圍作業水下航行器的仿生需求。2019年8月，團隊成功推出中國首款「仿蝠鲼智能水下航行器 」，這條10kg的小「魔鬼魚」在該校游泳館池水中一經亮相，便引發海內外廣泛關注，被專家稱為是我國高性能仿生智能水下航行器研製方面的重大突破。

IV號「魔鬼魚」已達國際先進水平

近年來，隨著人類對海洋資源的探索、開發和利用越發迫切，研究和發展仿生智能水下航行器成為全球海洋科學領域的一大熱點，多個海洋大國均投入大量人力物力進行研發。「因去年推出的10kg重「I號仿蝠鲼智能水下航行器」在運動時，依靠柔性翼撲動推進。這種推進方式，雖然能夠實現前游、倒游、原地轉彎、快速俯仰等高機動動作，但是它搭載能力不高、航程有限，無法滿足大範圍作業任務需求。」西工大航海學院「仿生智能水下航行器」項目團隊曹永輝老師告訴記者，為了全面提高航行器的搭載能力、續航時間和實際作業能力，研究團隊決定給它增重以提高搭載能力，並融合另一種重浮力滑翔推進模式，使其兼具長續航與高機動能力。

經過團隊一年的努力和潛心研究，小「魔鬼魚」先後經歷多次「變化」，從I號到II號再到III號，直至此次推出的IV號。不僅體重從10kg增加到100kg，同時性能方面更是突破了推進機理、仿生結構、智能控制等多項關鍵技術。「它『力大如牛』，拖個成年人前行，一點都不氣喘。而『調皮』的時候，玩個倒游，或者隨時來個原地轉彎，姿勢非常流暢。」在開展了大量水池、湖海實驗後，經過數據分析和比對，團隊認為「IV號仿蝠鲼智能水下航行器」已達到國際先進水平。

進一步完善功能為探海做好準備

通過近距離觀察，記者發現這款「IV號仿蝠鲼智能水下航行器」背部為黃顏色，「頭部」扁而寬，「尾部」扁而尖，「翅膀」(翼狀鰭)和身體融為一體。據悉，「IV號仿蝠鲼智能水下航行器」採用全柔性翼，融合了兩種推進模式，運動姿態更接近蝠鲼生物，具備長續航與高機動能力。團隊曹勇老師表示，經過反覆試驗驗證，IV號「魔鬼魚」性能優良，綜合考慮其下潛深度、續航時間、搭載能力、推進速度等性能，IV型樣機遙遙領先於同類產品。

據悉，下一步，項目團隊還將為「魔鬼魚」裝上「耳朵」和「眼睛」，讓它具備環境感知能力和地形地貌觀測能力，以期用於海洋環境信息長期觀測和海底科考目標定點持續觀察。「相信在不久的將來，西工大的『魔鬼魚』將實現『鯤鵬展翅，自由翱翔，一躍千里，群游四海』的目標，探索海洋的奧秘，為祖國海洋事業發展做出貢獻。」