大翼展混合驱动无人水下航行器总体设计及性能分析

凌宏杰，张学丰，孙玉山，王志东，张贝

(1. 哈尔滨工程大学 水下机器人技术重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001；2. 江苏科技大学 海洋装备研究院，江苏 镇江 212003)

0 引 言

水下无人航行器是海洋资源开发与探测的主要工具之一。HUG（Hybrid Underwater Glider）是一种融合了传统AUV（Autonomous Underwater Vehicle）和AUG（Autonomous Underwater Glider）驱动方式的新型水下无人航行器[1-2]。该类型航行器拥有AUV 和AUG的优点。滑翔模式使其具有大尺度、长航程作业的特点。动力推进模式使其具有高度灵活性和抵抗外界复杂环境载荷的能力。

型线优化、多学科设计优化与模块化设计是水下航行器构型所采用的主流设计方法[3-5]。国内外滑翔机外形设计以3 种典型线型（Spray，Slocum，Sea glider）为主，在母型基础上优化与改进，以满足设计要求，并取得优良的水动力性能[6]。诸敏等[7]多参数优化了水下滑翔机的外形；张奇峰等[8]采用数值方法分析了水下滑翔机的运动性能。陈刚[9]设计水下滑翔机的浮力调节机构，并采用数值方法分析了滑翔机的运动性能。

国内，2007 年，刘锟等首次设计出了新型混合驱动型水下航行器HUG。之后沈阳自动化研究所和西北工业大学等单位开展了HUG 理论研究。近些年，国内出现了飞翼式等新型水下航行器，该类航行器具有飞翼式结构，可实现较大升阻比，具有优良的滑翔性能[10]。

为实现长航程、复杂海洋环境中航向高保持能力，本文提出一种高升阻比、分布式推进的混合驱动水下无人航行器。基于模块化设计思想，采用仿生构型完成了大翼展推进与滑翔混合驱动航行器的总体设计，该航行器具有大翼展高升阻比特性，减小滑翔角，满足长航程要求。……