西工大仿蝠鲼智能水下航行器升级 性能达到国际先进水平

　　去年大火的西工大“魔鬼鱼”（仿蝠鲼智能水下航行器）今年长大了，从10kg长到了100kg，下潜深度、续航时间、搭载能力、推进速度等性能已达到国际先进水平。

　　游泳馆里出现了一条“魔鬼鱼”

　　去年8月，西北工业大学友谊校区游泳馆里出现了一条“魔鬼鱼”。它“头部”扁而宽，“尾部”扁而尖，“翅膀”（翼状鳍）和身体融为一体。它在游泳池里扑动、滑翔、急停、转弯、穿越……好不自在。

　　那时它还很灵动小巧，只有10kg。但是在过去的一年里，它“急速成长”，除了背部“长”成黄颜色，体重也达到了100kg。

　　它“力大如牛”，拖个把成年人前行，一点都不气喘。调皮的时候，玩个倒游。随时能来个原地转弯，转的姿势还很流畅。

　　“魔鬼鱼”即蝠鲼，是一种生活在热带和亚热带海域的底层的软骨鱼类，因其恐怖的外形而被称为“魔鬼鱼”。西工大的这条“魔鬼鱼”其实是仿蝠鲼智能水下航行器。

　　为什么要仿蝠鲼，而不是仿黑鱼、巴沙鱼、江团鱼、草鱼、鲸鱼、鲨鱼……呢？

　　因为蝠鲼具有流线型的扁平躯体，这种形态不仅有利于游动推进，还有利于下潜滑行，且在航行器滑翔运动时，能有效借助流体的能量实现更高效率的滑行运动。人类已经观测到蝠鲼长达数千公里的迁徙现象，正是对其运动高效率的有利证明。因此，蝠鲼这一特性，充分满足长航时、高机动的大范围作业水下航行器的仿生需求。

　　为什么要给小蝠鲼“增重”？

　　因为10kg的小“蝠鲼”在运动时，依靠柔性翼扑动推进。这种推进方式，使之能够实现前游、倒游、原地转弯、快速俯仰等高机动动作，但是它搭载能力不高、航程有限，无法满足大范围作业任务需求。

　　通俗点说就是，该航行器在搭载能力、续航时间、实际作业能力等方面有待提高。

　　要改善这一点，研究团队决定给它增重提高搭载能力，并融合另一种重浮力滑翔推进模式，使其兼具长续航与高机动能力。

　　一年来，在研究团队的努力下，小“蝠鲼”经过多次“变化”，一共有了四个型号。突破了推进机理、仿生结构、智能控制等多项关键技术，开展了大量水池、湖海实验，达到国际先进水平。

　　“魔鬼鱼”家族有四个成员

　　I号成员灵活小巧，即是在去年名声大噪那款。

　　II号成员是个大家伙，它是仿蝠鲼水下航行器的中间形态，主要实现大升阻比滑翔能力，适宜执行大范围粗维度作业任务。目前，已经开展了湖海实验，验证了其优良性能。

　　III号成员是目前“魔鬼鱼”家族中最大的家伙，它是半翼展柔性，滑扑一体推进，具备高机动转弯、俯仰等能力；适宜大范围粗维度+细维度原位作业任务。

　　IV号成员即是前面出现的100kg，能拖人前行、倒游、原地转弯的大号“魔鬼鱼”。它采用全柔性翼，融合了两种推进模式，运动姿态更接近蝠鲼生物，具备长续航与高机动能力。

　　据西工大航海学院“仿生智能水下航行器”项目组的曹永辉老师和曹勇老师介绍，目前IV型样机已经开展大量水池实验，性能优良。综合考虑其下潜深度、续航时间、搭载能力、推进速度等性能，IV型样机遥遥领先于同类产品。

　　拥有如此优越的性能，我们能用它来做什么呢？当然是探索海洋的奥秘啦。

　　“魔鬼鱼”家族的研发团队是西工大航海学院潘光院长领导的“仿生智能水下航行器”项目组。项目组中现有教师15人，工程人员15人，研究生近50人，包含流体计算、仿生材料、结构设计、智能控制等多个专业方向。

　　下一步，项目组还将为“魔鬼鱼”装上“耳朵”和“眼睛”，让它具备环境感知能力和地形地貌观测能力，以期用于海洋环境信息长期观测和海底科考目标定点持续观察。

　　华商报记者 赵瑞利

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