全球首例！西工大實現仿生水下航行器研制新突破
它們是海洋中飛翔的舞者，當做出旋轉狀的舞蹈時，隨著速度加快，可以飛躍出水面1.5-2米；它們有像鳥類一樣巨大的羽翼，能在水中高效長距離“滑翔”……這是“魔鬼魚”蝠鲼的特性。
由西北工業大學航海學院自主研發的3米翼展仿蝠鲼柔體潛水器，無論是外形還是動作，都和真正的蝠鲼高度相似。“它和蝠鲼的滑翔和拍動相似程度已經接近了90%以上。”西北工業大學航海學院院長、項目負責人潘光教授介紹說。
近期，由西北工業大學牽頭的“自主變形仿生柔體潛水器研制”項目，順利通過了科技部國家重點研發計劃“深海關鍵技術與裝備”重點專項綜合績效評價驗收。
長期以來，為了更好地進行海洋數據采集、海洋資源利用，更好地保障海洋權益，世界各國都在高端水下航行器方面開展了尖端科技研究。當前，各國已經投入使用的自主水下航行器中，存在難以同時兼顧工作時長與機動性、隱蔽性差、對海洋生態擾動大等短板，這些短板限制了水下航行器的大規模深入化的應用。
在加快建設海洋強國的大背景下，自2016年來，西北工業大學自主水下航行器團隊瞄準未來海洋開發需求，致力于解決限制水下航行器有效利用的卡脖子難題，先后自主研發了4型仿生水下航行器工程樣機，并成功開展了水池試驗、湖試、海試。
近期海試成功的Ⅳ型樣機，翼展3米、重470公斤，具備滑撲一體混合推進能力，它既能在水中高效長距離“滑翔”，也能超高機動“撲動”，融剛性“軀干”與柔性“雙翼”于一身。
“已經在西沙北礁海域成功完成1025米大深度滑翔與撲翼一體推進海試，并采集溫鹽深水文信息，取得重大科研突破，成為全球首例完成此舉的具有應用能力的仿生水下航行器。目前重點投入到珊瑚礁保護領域。”西北工業大學航海學院自主水下航行器團隊青年教師曹勇介紹說。
這款工作時間長、機動性高、載荷量大、隱蔽性強、生物親和性好的仿蝠鲼潛水器，滿足廣域粗維度+原位細維度監測需求，可應用于各種水下環境監測、海洋大數據采集、海洋牧場養殖等場景。
“以前，珊瑚礁保護主要靠潛水員下去觀測，代價很高，而且也存在很多不安全因素，現在使用這款仿生仿蝠鲼潛水器，可以減輕人工代價，減少不安全因素。”潘光解釋到。
同時，潘光介紹說，這款仿生水下航行器可以在海洋牧場當中和魚群混游，監視海洋牧場魚群健康狀態，此外，還可以進一步增加它的聲學、磁學傳感等載荷，針對未來海洋環境保護，開發起應用價值。
西工大這支團隊從基礎研究到工程應用，走過了全鏈條的自主研發之路——突破了蝠鲼生物的仿生運動數據分析、流體力學機理研究、多自由度剛柔并濟仿生撲翼結構設計、模擬生物神經仿生控制等多項核心尖端技術。
目前，團隊已經開始和相關單位合作，對西沙北礁珊瑚開展了環境監測，并采集了周圍1000米深度海域溫度、鹽度、深度等水文信息。
“未來，可以實現海洋災害的監測，走入水族館，甚至可以走入家庭里面，作為觀賞性魚類發揮作用。”曹勇表示。（陜西網記者 李惠茹 王城城）