下潜10619米!这种怪异的小飞机如何在深海翱翔( 二 )

与空气动力飞行器类似，通过观察升阻比也能衡量水下滑翔机的机动性，而决定升阻比的关键之一即是水下滑翔机的机翼设计。传统水下滑翔机大多采用固定角度的平板机翼，这种翼型强度高且易于生产，而在低速滑翔状态下，也能为水下滑翔机提供足够的升阻比，但在高速滑翔状态下升阻比则较为有限，影响了水下滑翔机的水下机动性能。为此较新型号的“海燕”、“海翼”们采用了特定几何参数的NACA翼型来提高水下潜行的升阻比，并通过双齿轮齿条机构控制改变机翼后掠角和展弦比以进一步提高滑翔经济性与稳定性。
（“海燕”水下滑翔机机翼模型）除了可变后掠角等手段外，较新型号“海燕”、“海翼”型水下滑翔机还实现了柔性后缘技术的突破。它通过一体化柔性蒙皮构成无缝接合的可弯曲、可扭转的翼面，应用小型舵机通过丝传动的方式完成机翼后缘的变形动作，在一定的运动情况下适当改变后缘弯折角度实现机翼的复杂弯、扭形变，为水下滑翔机提供一个额外的阻尼力和阻尼力矩。当滑翔机在水下航行时，通过测量运动速度及姿态角的自适应控制机翼后缘弯折角度，可以极大地提升水下滑翔机的航行经济性和机动性，且不会影响滑翔机的航行稳定。
（水下滑翔机柔性后缘机翼结构图）水中不迷路还靠这根小“尾巴”水下滑翔机在对海洋温度、密度、深度、潮汐、海流等进行观测任务中，通过配备收集关键数据的传感器实现长时间、大范围的测量，并在航行途中，通过卫星通讯模块将获取的重要数据回传给岸站控制中心，因此卫星通讯系统是航行作业时水下滑翔机和岸站控制中心唯一的通讯桥梁。高速、及时的数据传输和精准的卫星定位对水下滑翔机按照要求完成姿态调整、航迹规划也起到至关重要的作用，一旦没有精准地定位，不仅海洋观测任务无法顺利开展，水下滑翔机本身也很容易“掉线” 。为此，中国科研人员设计了一种集成三轴加速度计和三轴陀螺仪的微机电系统惯性测量单元、北斗卫星定位系统接收模块、电子罗盘、三轴磁力计、压力计、数字信号处理模块等设备的组合导航系统，来实现水下滑翔机导航定位的要求。考虑到深海作业和海面风浪等因素，研发人员将卫星通讯模块采用长筒型封装形式集成装配到滑翔机尾部，从而通过姿态控制把天线最大限度抬离水面，并与卫星等终端建立稳定通信，源源不断地传输位置、姿态、状态和采集到的各类海洋特征数据。
（正在探出“小尾巴”传输数据的国产水下滑翔机，图源自海洋国家实验公众号）结语近年来中国已经大量使用包括水下滑翔机在内的无人潜航器进行科考作业，大大提高了对海洋环境的认知。而随着中国海洋科考的不断深入，未来中国科研人员将着力研发水下续航时间更长、下潜更深的水下滑翔机，在中国广阔的海域开展科学观测。这些不同类型的水下机器人在不断刷新深海纪录的同时，更将为我们认识生命摇篮探出新的视野。「了不起的中国制造」专栏，力邀行业权威、资深玩家，呈现他们眼中的中国创新之路。官方图书《了不起的中国制造》已出版，本书集结了专栏的优秀文章和经典案例，双十一平台购书优惠折扣多多，欢迎关注！

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