同濟(jì)飛魚(yú) 同濟(jì)大學(xué)供圖
能在空中飛行，也能在水中暢游。小小的飛行器可以輕輕松松做到水、空無(wú)縫切換。近日，一項(xiàng)名為“TJ-FlyingFish”（同濟(jì)飛魚(yú)）的水空跨域巡航器原型機(jī)，先后被《新科學(xué)家》、北美New Atlas等國(guó)際科技雜志報(bào)道。
“同濟(jì)飛魚(yú)”是由同濟(jì)大學(xué)上海自主智能無(wú)人系統(tǒng)科學(xué)中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“科學(xué)中心”）、全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與香港中文大學(xué)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)的創(chuàng)新成果。這是一種新型水陸兩棲飛行器，在空中像無(wú)人機(jī)一樣飛行，入水后像潛水器一樣運(yùn)行。
據(jù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)介紹，將可在海、陸、空等空間域內(nèi)運(yùn)行的、具有功能差異性的多無(wú)人平臺(tái)組成有機(jī)整體，使其相互間可通過(guò)信息共享與融合、行為交互與協(xié)調(diào)、任務(wù)協(xié)同與合作的方式實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)，將極大提升整體無(wú)人系統(tǒng)對(duì)跨域復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)對(duì)能力，對(duì)于提高全域通感導(dǎo)技術(shù)具有十分重要的作用。然而，在水和空氣兩種介質(zhì)之間，使用傳統(tǒng)通信技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)跨介質(zhì)節(jié)點(diǎn)間有效信息傳遞，制約了無(wú)人系統(tǒng)在該場(chǎng)景下的跨域協(xié)同。
“研制具有跨域穿梭和巡游能力的無(wú)人平臺(tái)，使其在跨域協(xié)同系統(tǒng)中充當(dāng)信使角色，實(shí)現(xiàn)跨介質(zhì)節(jié)點(diǎn)間的信息傳遞與交互，是解決無(wú)人系統(tǒng)跨域協(xié)同的有效手段。因此，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了水空跨域巡航器原型機(jī)‘同濟(jì)飛魚(yú)’。”研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員告訴記者，“同濟(jì)飛魚(yú)”采用了搭載水空兩用推進(jìn)單元和舵面傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的四旋翼構(gòu)型設(shè)計(jì)，重量為1.63千克，軸距為380毫米，具備跨域穿梭能力，又具備雙域巡航能力，可在空中懸停6分鐘，在水下巡游約40分鐘。
水和空氣兩種介質(zhì)流體力學(xué)特性的不同，對(duì)推進(jìn)器工作區(qū)間和系統(tǒng)整體工作平衡點(diǎn)提出了截然不同的要求。針對(duì)跨介質(zhì)推進(jìn)問(wèn)題，巡航器搭載微型雙速齒輪箱實(shí)現(xiàn)推進(jìn)器工作區(qū)間的切換，以適應(yīng)不同介質(zhì)環(huán)境，大大簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和減低重量，同時(shí)保證了在兩介質(zhì)中的運(yùn)行效率；針對(duì)系統(tǒng)平衡點(diǎn)問(wèn)題，巡航器在傳統(tǒng)旋翼飛行器的基礎(chǔ)上，增加了舵面傾轉(zhuǎn)自由度，在水下改變推力矢量方向以切換系統(tǒng)工作模態(tài)，通過(guò)結(jié)構(gòu)上的變化滿(mǎn)足水空兩介質(zhì)對(duì)系統(tǒng)平衡點(diǎn)的不同要求，極大提高了跨域操控性和機(jī)動(dòng)性。
除此之外，巡航器本體搭載了由GPS、慣性測(cè)量單元（IMU）、深度計(jì)和微型多普勒速度計(jì)（DVL）組成的跨域定位導(dǎo)航系統(tǒng)，具備水下、空中和跨介質(zhì)過(guò)程中的自動(dòng)操控能力。
《新科學(xué)家》在報(bào)道中這樣評(píng)論道：“該水空跨域巡航器原型機(jī)可以在水和空氣兩種介質(zhì)中自由切換。它既可以充當(dāng)兩個(gè)無(wú)人系統(tǒng)之間不可替代的通信節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)信息的融合與共享，也可獨(dú)立應(yīng)用于跨域探測(cè)、遙感及災(zāi)害救援等場(chǎng)景。”
據(jù)悉，“同濟(jì)飛魚(yú)”還可以與科學(xué)中心研發(fā)的水下“海鰻”“大力水手”軟體機(jī)器人等系列智能裝備“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手”，有望支撐國(guó)家海洋安全和資源勘探等重大戰(zhàn)略及需求。
