光明日報記者 孟歆迪
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、空無縫切換。近日，一項名為“TJ-FlyingFish”(同濟飛魚)的水空跨域巡航器原型機，先后被《新科學家》、北美New Atlas等國際科技雜志報道。
“同濟飛魚”是由同濟大學上海自主智能無人系統科學中心(以下簡稱“科學中心”)、全國重點實驗室與香港中文大學團隊聯合研發的創新成果。這是一種新型水陸兩棲飛行器，在空中像無人機一樣飛行，入水后像潛水器一樣運行。
據研發團隊介紹，將可在海、陸、空等空間域內運行的、具有功能差異性的多無人平臺組成有機整體，使其相互間可通過信息共享與融合、行為交互與協調、任務協同與合作的方式實現功能互補，將極大提升整體無人系統對跨域復雜環境的應對能力，對于提高全域通感導技術具有十分重要的作用。然而，在水和空氣兩種介質之間，使用傳統通信技術難以實現跨介質節點間有效信息傳遞，制約了無人系統在該場景下的跨域協同。
“研制具有跨域穿梭和巡游能力的無人平臺，使其在跨域協同系統中充當信使角色，實現跨介質節點間的信息傳遞與交互，是解決無人系統跨域協同的有效手段。因此，團隊研發了水空跨域巡航器原型機‘同濟飛魚’。”研發團隊成員告訴記者，“同濟飛魚”采用了搭載水空兩用推進單元和舵面傾轉機構的四旋翼構型設計，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。
水和空氣兩種介質流體力學特性的不同，對推進器工作區間和系統整體工作平衡點提出了截然不同的要求。針對跨介質推進問題，巡航器搭載微型雙速齒輪箱實現推進器工作區間的切換，以適應不同介質環境，大大簡化結構和減低重量，同時保證了在兩介質中的運行效率;針對系統平衡點問題，巡航器在傳統旋翼飛行器的基礎上，增加了舵面傾轉自由度，在水下改變推力矢量方向以切換系統工作模態，通過結構上的變化滿足水空兩介質對系統平衡點的不同要求，極大提高了跨域操控性和機動性。
除此之外，巡航器本體搭載了由GPS、慣性測量單元(IMU)、深度計和微型多普勒速度計(DVL)組成的跨域定位導航系統，具備水下、空中和跨介質過程中的自動操控能力。
《新科學家》在報道中這樣評論道：“該水空跨域巡航器原型機可以在水和空氣兩種介質中自由切換。它既可以充當兩個無人系統之間不可替代的通信節點，加強信息的融合與共享，也可獨立應用于跨域探測、遙感及災害救援等場景。”
據悉，“同濟飛魚”還可以與科學中心研發的水下“海鰻”“大力水手”軟體機器人等系列智能裝備“強強聯手”，有望支撐國家海洋安全和資源勘探等重大戰略及需求。
《光明日報》( 2023年02月10日 08版)
