無人航行器“哪吒”既能上天又能入海

既可以上天，也可以入海，一種新概念的海空兩棲無人航行器“哪吒”，由上海交通大學海洋學院海洋技術團隊成功研制，多項技術獲得國家發明專利，相關研究成果近日發表在國際權威期刊《海洋工程》上。

既有固定翼又有旋翼

在上海交通大學海洋學院哪吒實驗室，小巧玲瓏、紅白相間的“哪吒”既有固定翼又有旋翼，中間主體是一個電子艙。“哪吒”的機臂上有一個十分巧妙的折疊機構，通過機械自鎖裝置，可以實現入水之后機臂折疊，出水之前機臂展開。

上海交通大學海洋學院海洋技術團隊曾錚副研究員表示，“哪吒”是將水下滑翔機的設計理念與無人機的設計思想進行了有機融合，具備垂直起降與懸停、水平飛行、水下滑翔等多種功能，不僅能在空中飛行自主定位，還可以在指定海域或者水面降落，并進入水下潛航，完成水下的觀測任務后鉆出水面，自主飛行返航。巧妙之處是，“哪吒”的固定翼不僅是空中的飛行翼，入水以后還可以成為滑翔翼。旋翼則可實現航行器在水、空跨界過程中的穩定起降。

作為海空兩棲的航行器，“哪吒”高強的本領來自科研人員長達五年堅持不懈的技術攻關。團隊成員成功研發了承壓耐蝕高速電機、小型輕量化浮力調節系統、海空跨介質航行的非線性穩定控制器等一系列關鍵核心技術。

其中，承壓耐蝕高速電機采用了和傳統水下推進器動密封完全不同的技術，既能在空中高速轉動，同時也能在水下承壓。獲得國家發明專利的高壓氣動浮力調節系統，采用高壓氣體源作為浮力調節驅動力，實現航行器浮力和俯仰姿態的同步調節，通過這套獨特的小型輕量化浮力調節系統，可滿足兩棲航行器對載重的嚴苛要求。此外，針對航行器在入水過程中受到風浪流的干擾，團隊成員設計了多種控制算法，做了大量仿真實驗，為攻克這一難題提供了解決方案。

上海交通大學海洋學院海洋技術團隊成員在工作中（新華社 張建松 攝）

能在空氣和水里自由穿越

目前，“哪吒”已具備50米級水下航行、5千克負載能力以及良好的空中運動與跨介質能力。2020年，“哪吒”在浙江千島湖成功進行了測試，今年還將赴南海進行海試。

“我們之所以將這種新概念的海空兩棲航行器命名為‘哪吒’，是國產電影《哪吒》中有句話讓我們產生了深深的共鳴。人們眼中的成見是一座大山，我們要勇于打破這種是非成見。”曾錚說，“在人們的傳統印象中，空氣和水是兩種截然不同的介質，航行器是不可能同時飛行的。‘哪吒’就是要打破這種成見，實現在空氣和水里的自由穿越。”

業內專家認為，作為一種穿越航行于空中、水面和水下的高機動性跨介質運載平臺，“哪吒”未來有望廣泛應用于海上搜救、海洋科學、海洋工程等領域，可在特定海區同時進行空中、水面和水下的探測任務，能大幅提升我國海洋立體監測水平和能力。