西工大研制出我国首款自主变形仿生柔体潜航器 “魔鬼鱼”泳池里动作自如

三秦都市报 2019-08-06 02:43 大字

西工大研究团队学生给原理验证样机装蒙皮新华社发“翼展0.8米，背部黝黑，腹部雪白，头部又扁又宽，尾部又尖又扁，翅膀（翼状鳍）和身体融为一体，‘魔鬼鱼’怎么会到游泳池来了？”这几天，如果你恰巧经过西北工业大学友谊校区的游泳馆，你也许会偶遇这条可爱的“魔鬼鱼”，在你感到新奇的同时，这里的学生会告诉你，这是西工大航海学院自主水下航行器团队研制出的我国首款滑扑一体自主变形仿生柔体潜行器。

“魔鬼鱼”可在水下深潜旋转跳跃翻滚

在泳池边，你千万不要被“魔鬼鱼”憨态可掬的外表迷惑，当它下水时，就是另一副样子了，一会儿扇动“翅膀”全速前行，一会儿轻摆尾部灵巧地转着圈儿，一会儿似动非动地漂浮在水面，一会儿又一个猛子潜入水底，旋转、跳跃。“目前，我们已经可以实现这条仿生‘魔鬼鱼’的扑动、滑翔、急停、转弯等动作，与真实魔鬼鱼几乎没有差别，它的研制成功标志着西工大在水下航行器领域又有了新突破。”站在岸边遥控这条仿生鱼的曹勇老师对记者说。

“魔鬼鱼”的本领

通过仿生源自蝠鲼

据介绍，真正魔鬼鱼的学名叫蝠鲼，是一种生活在热带和亚热带海域底层的软骨鱼类，被称为“水下魔鬼”。它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，其运动高效率让人惊叹。蝠鲼这一特性，充分满足长航时、大范围作业的水下推进器的仿生需求。

西工大航海学院的自主水下航行器团队利用高速相机对蝠鲼进行活体观测研究，对其滑翔与扑动产生的多模式高机动与高效率运动姿态（前游、倒游、偏航、俯仰、急停、翻滚等）进行分析，最终建立了蝠鲼的外形参数模型与运动参数模型，进而研制出了我国首款滑扑一体自主变形仿生柔体潜航器。

作为国家科技部重点支持的研究项目，利用仿生蝠鲼运动原理而研制的柔体潜航器，具有高推进效率、高机动性、高稳定性、低环境扰动、低噪声，以及大负载空间、大负载能力、海底软着陆等特点。因此，它能更好地达到水下航行器的高机动和长续航能力，有效解决传统潜航器存在的机动性、隐蔽性较弱，以及续航时间不足等问题。

“魔鬼鱼”未来可下潜千米

持续工作一个月

近日，在西工大游泳馆试航的0.8米级潜航器，属于该项目的原理验证样机，由锂电池做动力，最高时速1海里/小时，即1.852公里/小时。该项目负责人、西工大航海学院院长潘光教授介绍，研究团队正在开展三型工程样机的研制。其中，一型样机翼展2米、120公斤，采用刚性机翼，主要验证滑翔能力；二型样机翼展3米、450公斤，机翼尖端部分为柔性，主要验证滑翔为主、扑动为辅的能力；三型样机翼展2米、120公斤，机翼全柔性，主要验证接近蝠鲼的生物性滑扑一体推进能力。

据介绍，他们即将奔赴云南的抚仙湖，开展该项目的湖上试验。下一步，团队还将为“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。潘光教授介绍，不久的将来，团队将推出具备1000米下潜深度、可持续工作1个月的柔性潜航器，它在海里将与蝠鲼别无二致。

本报记者张彦刚

研发人员调试仿生魔鬼鱼柔体潜航器郭友军摄

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