■記者 朱彧 通訊員 戴天嬌
日前，由我國自主研發(fā)的水下滑翔機在我國南海結(jié)束為期40天的海上試驗回到研發(fā)地中國科學(xué)院沈陽自動化研究所?！霸撍禄铏C此次試驗海上總航程達(dá)到1022.5公里，持續(xù)30天，創(chuàng)下我國深?；铏C海上作業(yè)航程最遠(yuǎn)、作業(yè)時間最長記錄?！表椖控?fù)責(zé)人、沈陽自動化所海洋技術(shù)裝備研究室副主任俞建成說。
據(jù)他介紹，此次試驗內(nèi)容包括多滑翔機同步區(qū)域覆蓋觀測試驗和長航程觀測試驗，并首次在真實海上環(huán)境下驗證滑翔機系統(tǒng)的續(xù)航能力。其中，多滑翔機同步區(qū)域覆蓋觀測試驗初步驗證了滑翔機系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制協(xié)同觀測能力；長航程觀測試驗則是要在真實海洋環(huán)境條件下考核滑翔機系統(tǒng)的續(xù)航能力和系統(tǒng)的可靠性。
我國水下滑翔機技術(shù)基本成熟
據(jù)俞建成介紹，這臺黃色的水下滑翔機主載體長2米、直徑0.22米、翼展1.2米、重65公斤，設(shè)計海洋航行深度1000米，速度為0.5節(jié)至1節(jié)，其自身攜帶的鋰離子電池可讓它在水下連續(xù)工作1個月~2個月，航行距離超過1000公里。
滑翔機在水下呈折線運動，在機身內(nèi)部安裝有姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置和浮力調(diào)節(jié)裝置，依靠姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置改變其重心位置并依靠浮力運行?！盎铏C的尾部有一個長長的桿狀衛(wèi)星天線，在汪洋大海中，滑翔機就是憑借衛(wèi)星系統(tǒng)與岸基監(jiān)控中心的技術(shù)人員保持通信聯(lián)系。”俞建成說。
據(jù)俞建成介紹，水下滑翔機是一種先進(jìn)的海洋環(huán)境觀測平臺，主要用于海洋環(huán)境水文參數(shù)的觀測，包括海水溫度、鹽度、濁度、溶解氧、葉綠素等。其自身所具有的長續(xù)航力、低成本、自主可控等特點，可作為主要觀測平臺用于構(gòu)建自主海洋環(huán)境立體觀測系統(tǒng)，實現(xiàn)海洋環(huán)境參數(shù)高實時分辨率的持續(xù)觀測。
“滑翔機技術(shù)的推廣與應(yīng)用，對于促進(jìn)我國海洋科學(xué)研究的快速發(fā)展具有重要作用?！庇峤ǔ烧f。
水下滑翔機的最初概念是在上個世紀(jì)由美國最先提出的，1995年以來，在美國海軍研究局資助下，美國先后研制出多種以電池為動力的水下滑翔機，并且實現(xiàn)了產(chǎn)品化。日本科學(xué)家也在制造水下滑翔機，他們研制出了一款小型、低成本且具有獨立的可移動機翼的滑翔機，同時還開發(fā)了一款以太陽能為動力的水下滑翔機。
我國水下滑翔機研究工作起步較晚，包括沈陽自動化所在內(nèi)已有多家大學(xué)和研究機構(gòu)開展了相關(guān)研究工作。目前我國水下滑翔機技術(shù)基本成熟，主要技術(shù)指標(biāo)與國際同類產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)，但在水下滑翔機續(xù)航能力上與國際先進(jìn)水平還有差距。
據(jù)俞建成介紹，沈陽自動化所研制的水下滑翔機具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，在低功耗控制器、高效率執(zhí)行機構(gòu)和航向控制技術(shù)等方面具有自己的特色，滑翔機航行控制系統(tǒng)具有更強的處理能力和更好的可擴(kuò)展能力。
為了系統(tǒng)地完成對水下滑翔機主要技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)可靠性的驗證，今年以來，該水下滑翔機已開展了3次海上試驗，累計海上工作80天，航程2400多公里，觀測剖面數(shù)超過了600個。
“通過多次試驗，在真實海上環(huán)境下全面驗證滑翔機技術(shù)指標(biāo)，我們的滑翔機技術(shù)基本成熟，可以開展海上試用和應(yīng)用工作。今后將結(jié)合科學(xué)家的觀測任務(wù)開展進(jìn)一步的工作?！庇峤ǔ山榻B說。
十一年自主創(chuàng)新路仍繼續(xù)
漂亮的成績單背后，是俞建成及其團(tuán)隊11年科研攻關(guān)的艱辛歷程。
2003年，還在沈陽自動化所攻讀博士學(xué)位的俞建成跟隨導(dǎo)師張艾群研究員參與了所內(nèi)的一個“創(chuàng)新課題”的研究，其研究對象正是今天的水下滑翔機。最初的研發(fā)團(tuán)隊只有四五個人，都是在讀的研究生?！坝裳芯可M成的年輕團(tuán)隊在專業(yè)配置上還比較全面，包含機械、自動化和軟件等專業(yè)。當(dāng)時面臨的困難是缺乏經(jīng)驗，這些人基本沒參加過科研工作，再加上水下滑翔機是一種全新的水下機器人，可借鑒的資料非常有限?！庇峤ǔ苫貞浾f。不過沈陽自動化所在水下機器人技術(shù)方面具有良好的研究條件和基礎(chǔ)，并且擁有一支經(jīng)驗豐富的專業(yè)研究隊伍，為該所水下滑翔機研究工作順利開展創(chuàng)造了極為良好的條件。
在研究室領(lǐng)導(dǎo)和老師的悉心指導(dǎo)和團(tuán)隊的共同努力下，水下滑翔機逐漸從圖紙變成了現(xiàn)實。2005年，水下滑翔機原理樣機研制成功，并第一次在沈陽棋盤山水庫進(jìn)行了湖試。2006年，“水下滑翔測量系統(tǒng)”成為“863”項目。那一年剛好30歲的俞建成，收獲了自己最好的而立之年禮物。
2009年7月，水下滑翔機在南海進(jìn)行了第一次歷時10天的功能試驗。
“當(dāng)時我們所一共去了7個人，和其他單位的3個人一起擠在一條租來的漁船上，到了晚上就直接睡在甲板上，條件十分艱苦，也沒有海試經(jīng)驗?！庇峤ǔ烧f：“包括我在內(nèi)共有6個人都是第一次出海，而且是工作在條件比較艱苦的漁船上。船剛離開碼頭時，我們都很興奮，但是當(dāng)我們進(jìn)入開闊海域后，情況就不一樣了。第一次出海的人都不同程度地出現(xiàn)暈船現(xiàn)象，最嚴(yán)重的一個人一天多都沒有吃飯，最后我們不得不暫停海上試驗，將他送上岸。接下來的海試也不是一帆風(fēng)順，載體配平不精確、控制系統(tǒng)硬件不斷出現(xiàn)新問題、控制軟件不斷發(fā)現(xiàn)漏洞等。我們不得不在暈船狀況下一一解決這些問題，最終在大家的共同努力下，我們完成了滑翔機第一次海上試驗任務(wù)?！?span lang="EN-US">
一年后，該項目順利結(jié)題，并于2011年在西太平洋開展深度指標(biāo)試驗，下潛深度達(dá)到837米。2012年，“863”計劃海洋技術(shù)領(lǐng)域支持項目“電能深?；铏C工程化技術(shù)研究”立項，重點突破水下滑翔機工程化和實用化技術(shù)問題。
實現(xiàn)水下滑翔機系統(tǒng)實用化
從沈陽近郊的實驗室到南海、西太平洋，從簡陋漁船到設(shè)施完善的科考船，沈陽自動化所自主研發(fā)的水下滑翔機走過了11年的研發(fā)歲月，最終得以遨游在遼闊的海洋中。
如今，每次海試時，已不再是7個人手忙腳亂地布放滑翔機和操作監(jiān)控系統(tǒng)，2個研究人員就可以帶著一臺電腦“搞定”一次海試，俞建成及其團(tuán)隊經(jīng)驗和技術(shù)的積累日趨完善，他們對水下滑翔機的科研和試驗也越發(fā)游刃有余。水下滑翔機海上觀測作業(yè)過程的監(jiān)控也基本實現(xiàn)自動化，可以通過遠(yuǎn)程衛(wèi)星通信在辦公室遙控海上的滑翔機執(zhí)行觀測任務(wù)。
據(jù)俞建成介紹，目前他們的項目組已有近20人，水下滑翔機系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到實用化狀態(tài)，研制出的實用樣機達(dá)到十多臺，其中的一些將很快交付用戶使用。項目組人員還將有針對性地編寫滑翔機使用教材并對用戶進(jìn)行培訓(xùn)，使得他們可以獨立操作水下滑翔機，讓這些遨游在海洋之中的滑翔機走出實驗室，協(xié)助我國海洋領(lǐng)域科學(xué)家更好地探測神秘海洋。
