前沿·速遞

仿生海洋“魔鬼魚”來了

我國首款滑撲一體自主變形仿生柔體潛航器誕生

團隊成員在對我國首款滑撲一體自主變形仿生柔體潛航器進行測試。郭友軍/攝

西北工業大學游泳館內，一條可愛的“魔鬼魚”四處游弋——它翼展0.8米，“背部”黝黑，“腹部”雪白，“頭部”又扁又寬，“尾部”又尖又扁，“翅膀”(翼狀鰭)則和身體融為一體……

別看它外表憨態可掬，可是一下水卻是另外一副樣子——一會兒扇動“翅膀”全速前行，一會兒輕擺尾部靈巧轉圈兒，一會兒又似動非動地漂浮在水面。趁你不注意，它還會一個猛子潛入水底……

“目前，我們已經可以實現這只仿生“魔鬼魚”的撲動、滑翔、急停、轉彎等動作，與真實魔鬼魚幾乎沒有差別。”站在岸邊遙控這條仿生魚的西工大航海學院老師曹勇告訴記者。

據了解，魔鬼魚學名“蝠鲼”，是一種生活在熱帶和亞熱帶海域的底層軟骨魚類，被稱為“水下魔鬼”。蝠鲼具有流線型的扁平軀體，這種形態不僅有利于游動推進，還有利于下潛滑行，且能在移動中有效借助流體的能量實現更高效率的滑行運動。

目前，人類已經觀測到蝠鲼長達數千公里的遷徙現象。這正是對其高效率運動的證明。蝠鲼的這一特性，能夠充分滿足長航時、大范圍作業的水下推進器的仿生需求。

利用高速相機對蝠鲼進行的活體觀測研究，西北工業大學航海學院的自主水下航行器團隊，對其滑翔與撲動產生的多模式高機動與高效率運動姿態(包括前游、倒游、偏航、俯仰、急停、翻滾等)進行分析，最終建立了蝠鲼的外形參數模型與運動參數模型，進而研制出了我國首款“滑撲一體自主變形仿生柔體潛航器”。

據介紹，作為國家科技部重點支持的研究項目，自主變形仿生柔體潛航器是利用仿生蝠鲼魚運動原理，研制的一款柔體潛航器，它具有高推進效率、高機動性、高穩定性、低環境擾動、低噪聲，以及大負載空間、大負載能力、海底軟著陸等特點。因此，能更好地達到水下航行器的高機動和長續航能力，以期有效解決傳統潛航器存在的機動性、隱蔽性較弱，以及續航時間不足等問題。

近日，在該校游泳館試航的0.8米級潛航器，屬于該項目的原理驗證樣機，由鋰電池做動力，最高時速1.852公里。

據項目負責人、西工大航海學院院長潘光教授介紹：目前，研究團隊正在開展三型工程樣機的研制。團隊師生在完成了水池試驗后，即奔赴云南撫仙湖，開展該項目的湖上試驗。下一步，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，以用于海洋環境信息的長期觀測，以及海底科考目標的定點持續觀察。

“不久的將來，團隊將推出具備1000米下潛深度、可持續工作1個月的柔性潛航器，它在海里將與蝠鲼別無二致。”潘光教授表示。