“海燕”水下滑翔机20年形成谱系化发展

文/杨绍琼

杨绍琼，天津大学机械工程学院副教授、中国力学学会科学普及工作委员会委员、《无人系统技术》青年编委

关于天津大学在“海燕”水下滑翔机及其海试应用方面的最新进展，我从3个方面简要介绍，包括“海燕”水下滑翔机的发展历程，“海燕”的一些亮点数据和海洋环境观测（组网）应用。

“海燕”水下滑翔机是一个无人自治的平台，通过搭载不同的任务传感器，包括CTD传感器和声学传感器等来观测海洋中的水文环境。我们通过配平的方式使它“中性”浮于水面，通过调节自身携带的浮力驱动系统与其重力匹配，如果重力大于浮力就会下潜。当它达到指定深度，可以通过浮力调节，使浮力大于重力反向回升，从而实现对海洋水体的观测。我们可以把海燕水下滑翔机的浮力单元想象成鱼鳔，然后通过结构和能源的设置使它调节浮力，实现上升或下潜。

它主要包括执行单元、感知单元和通信链路。执行单元主要进行浮力调节，当然还有应急单元，出现故障的时候实现抛载。现在的水下滑翔机也做到了螺旋桨推进的形式。

天津大学是从2002年开始水下滑翔机的研制，近20年来，已经形成了“海燕”水下滑翔机谱系化的发展。包括工作深度的谱系，从200米到1000米到4000米，到2018年下潜到8213米，以及2020年下潜到10619米这样一个世界纪录的深度。我们在续航里程上也可以进行1000公里、3000公里到现在4435公里，已经与世界先进水平持平。在任务传感器上，可以搭载不同类型，比如湍流传感器、叶绿素传感器、海洋传感器和深海相机等，从而对海洋动力环境声学特征和生态环境进行观测。……