水下滑翔机:会“飞”的“深海精灵”

作者:张乃千  来源:www.w88top.com   发布时间:2018-01-26 09:46:01   [打印本页] [关闭窗口]

  习近平主席在2018年新年贺词中,对我国科技创新与重大工程建设进行了总结,其中就提到了我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机。“海翼”号深海滑翔机曾在马里亚纳海沟成功完成6329米大深度下潜,一举刷新了水下滑翔机最大下潜深度的世界纪录。作为一种新型水下机器人,水下滑翔机是一种具备大范围、大深度运动能力的深海监测平台,具有能源消耗小、作业时间长、航行距离远、投放与回收简单等诸多优势。这个“深海精灵”如何在水下翱翔,让我们一探究竟。

  为深海滑翔应运而生

  过去,科研人员在进行海洋观测作业时,高度依赖固定系泊设备和海面船只。后来,随着科学技术水平的发展,水下滑翔机就作为一种可在高危环境下执行高风险任务的机器人应运而生。

  水下滑翔机顾名思义,并未采用传统水下平台螺旋桨推进的动力系统,而是借鉴了航空领域滑翔机的经验,以浮力作为推进动力,通过浮力变化实现“水下翱翔”。水下滑翔机在滑行过程中自身消耗能量低,具备了在广袤无垠的大海长时间连续运动的能力,成为一种可持续的深海观测平台。

  1995年,美国海军战略司令部提出“先进水下无人舰队”构想,水下机器人研究开始兴起。顺应这一发展趋势,世界各主要海军强国纷纷开展了类型多样、用途广泛的水下机器人研究,其中就包括水下滑翔机。

  美国作为水下滑翔机技术的起源地和“领头羊”,自20世纪90年代就开始水下滑翔机的研究,目前已成功研制出多种型号的水下滑翔机,其产品的可靠性和实用化程度高,应用广泛。美国金枪鱼机器人公司研制的“喷射滑翔者”水下滑翔机,使用一组电池就可连续航行超过6个月。为充分提高水下滑翔机的运动速度和浅海部署能力,美国海军研究办公室在“水下自主计划”项目框架下,通过资助相关公司开展研发工作,已先后向美国海军交付了18套水下滑翔器,并逐步在滑翔器中增加了水雷探测、障碍规避和防范蛙人等功能。

  从2007年开始,我国开展了水下滑翔机的研制工作。此次入选新年贺词的“海翼”号是我国自主研制的系列水下滑翔机的统称,目前已积累了丰富的“水下滑翔”经验,充分验证了系统的稳定性和可靠性。

  拥有深海航行特殊能力

  圆筒状修长的身体,圆圆的头,前部长着一对“翅膀”,后面拖着长长的天线尾巴,这就是水下滑翔机的大致外貌。然而,光有“呆萌”的长相还远远不够,想要遨游深海,还必须具备独特的本领,也就是要拥有适应深海航行的特殊能力。

  没有螺旋桨在水下怎么“飞”?原来水下滑翔机有一个“小肚子”。通常,水下滑翔机浮力引擎外部都装有一个气囊。当水下滑翔机下潜到预定深度完成任务后,就会将机体携带的液压油压入气囊中,进而实现上浮。当需要前后运动时,水下滑翔机配备的可前后移动电池就能大显身手。下潜时,水下滑翔机的电池会自动前移,使得前部的“翅膀”产生向前推力;上浮时,电池又会自动后移。如此,水下滑翔机就可在不断的下潜上浮过程中实现折线前进。

  水下滑翔机动辄在几千米深的水下活动,承受的“压力”非常巨大。为增强抗压性,水下滑翔机使用了轻便耐压的特殊抗压材料。同时,为保证水下滑翔机潜得更深、跑得更远,还必须进行相应的减阻设计。

  “水下暗战”的“多面手”

  未来,水下战场空间“无人化”已成为发展的大势所趋。水下滑翔机能源消耗小、作业时间长、航行距离远、投放与回收简单,制造成本和维护费用低,可重复使用及大量投放,在未来的“水下暗战”中将发挥重要作用,是未来水下军事对抗不可或缺的“多面手”。

  水下滑翔机最大的特点就是能在特定作战区域持久存在并进行持续监听。通过配备收集关键数据的传感器,水下滑翔机可对海洋温度、海水密度、深度、潮汐、海流等进行长时间、大范围的测量,不仅可提供科学可靠的水文数据,更能精确掌握水下声学传播特性,为水下作战提供情报和信息支撑。多个水下滑翔机还可组成大规模水声观测阵列,能够构建起完备的海洋环境探测体系。

  水下滑翔机具备长航时、高隐蔽性等特性,可将其部署在港口、海峡和出海口,对潜艇、水雷、蛙人等目标进行隐蔽侦察和预警探测,为反潜作战提供早期预警信息,构建起有效的水声侦察网络。美国尤其重视水下滑翔机在水声侦察中的应用,已通过美国海军研究院资助的“自主海洋采样网”项目先后开展了一系列海洋水声侦测试验。

  水下滑翔机搭载有水声通信、无线通信和卫星通信等多种设备,可作为通信网络节点实施中继通信,或将成为“海基物联网”的重要组成部分。美国海军在其《水下潜航器主计划》中,就明确提出把水下滑翔机作为通信和导航的网络节点。