英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)正在研制一種類(lèi)似海鳥(niǎo)的微型飛行器（AquaMAV）。它能夠飛向一片水域，然后俯沖入水，依靠自身動(dòng)力在水下行駛，再飛出水面，恢復(fù)正常的機(jī)翼飛行。

AquaMAV的潛力已經(jīng)得到了關(guān)注。該項(xiàng)目已經(jīng)獲得了來(lái)自英國(guó)工程和物理科學(xué)研究理事會(huì)的資助，并在近期獲得了國(guó)防科技實(shí)驗(yàn)室的資助。它的主要應(yīng)用為環(huán)境采樣，但其包含的技術(shù)可以用于制造水下發(fā)射與回收的無(wú)人裝置，執(zhí)行情報(bào)搜集工作。

負(fù)責(zé)研制項(xiàng)目的倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的羅伯特？希達(dá)爾博士在博士階段研究中獲得了AquaMAV的設(shè)計(jì)靈感，表示這種機(jī)器人的功能源于它的機(jī)動(dòng)性。他說(shuō)：“目前有能在空中飛行的系統(tǒng)，也有能在水下航行的系統(tǒng)，但是少有二者兼顧的系統(tǒng)，我們希望它能在兩種介質(zhì)中均能更好地自由出入?！?/p>

一些公司已經(jīng)研制出了類(lèi)似功能的四旋翼無(wú)人機(jī)，它們可以在空中自如飛行，然后降落在水面上，并借助壓載艙下潛，從而能夠在水面下行駛。但是，希達(dá)爾和他的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)分析后認(rèn)為，四旋翼無(wú)人機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)是專(zhuān)為在空中使用而設(shè)計(jì)，因此限制了其水下行駛距離，降低了航行效率。而且，四旋翼無(wú)人機(jī)難以從波濤起伏的海域利用推進(jìn)方式離開(kāi)海面。

目前，AquaMAV采用的電池系統(tǒng)可以提供5km的飛行距離和14min的續(xù)航時(shí)間。基于更高效的外形設(shè)計(jì)和推進(jìn)方式， AquaMAV能夠在水下行駛更遠(yuǎn)，并且相比其他系統(tǒng)，可以在更復(fù)雜的海況下進(jìn)入和離開(kāi)水面。

為了能夠高速地進(jìn)入水中而不損壞纖薄的機(jī)翼和控制裝置，AquaMAV需要實(shí)現(xiàn)輕量化與小型化。它的重量?jī)H有200g，翼展長(zhǎng)度為60cm。大部分的升力由AquaMAV的橢圓形機(jī)翼提供，飛行控制則由V型尾翼提供，并由雙副翼輔助實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)、俯仰和偏航飛行。

AquaMAV在俯沖入水時(shí)，將主翼折疊90°，防止受到水面沖擊，類(lèi)似于海鳥(niǎo)入水的姿態(tài)。飛離水面時(shí)，機(jī)翼會(huì)再次展開(kāi)。

如何確?？罩酗w行時(shí)驅(qū)動(dòng)AquaMAV的螺旋槳也能在水下提供推進(jìn)力是項(xiàng)目最初的挑戰(zhàn)之一。旋轉(zhuǎn)得太快的螺旋槳在水中會(huì)發(fā)生氣穴，不能充分推動(dòng)水流而效率低下，因此研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，采用了一系列反向的單向軸承，使得齒輪在AquaMAV入水的瞬間嚙合。希達(dá)爾說(shuō)，使用這樣的齒輪組將水下所需的功率降為原來(lái)的1/5，但將推力增加了兩倍。

為實(shí)現(xiàn)AquaMAV從水中出射，研究團(tuán)隊(duì)研究了可以在海洋中“飛行”的烏賊，這種生物可以利用一股噴射水流將自己推向空中。AquaMAV在一定程度上仿效了這種能力，其空心的機(jī)身在最初下潛時(shí)充滿了水。

為了再次返回空中，AquaMAV采用了一種二氧化碳推進(jìn)器，利用一種特殊設(shè)計(jì)的形狀記憶合金閥，控制二氧化碳?xì)怏w釋放，將機(jī)身中儲(chǔ)存的水排出。這種方式將無(wú)人機(jī)從水下推到水面上，同時(shí)迅速重新展開(kāi)機(jī)翼。

目前，AquaMAV在每次飛行后必須重新填充二氧化碳，因此限制了每次飛行時(shí)只能實(shí)現(xiàn)一次水中出射。不過(guò)，研究團(tuán)隊(duì)正在考慮通過(guò)化學(xué)反應(yīng)（如乙炔爆炸）的方法補(bǔ)充二氧化碳，盡管這種方法引發(fā)潛在的監(jiān)管問(wèn)題，并且可能會(huì)意外污染正在收集的水樣。

迄今為止，AquaMAV的所有功能都已被單獨(dú)測(cè)試過(guò)。今年晚些時(shí)候，希達(dá)爾和他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃完成一系列驗(yàn)證飛行，讓AquaMAV無(wú)人機(jī)系統(tǒng)通過(guò)空中和水下運(yùn)行的全包線測(cè)試。第一架原型機(jī)采用遙控方式，但接下來(lái)研制的原型機(jī)將配備荷蘭代爾夫特大學(xué)研制的具有更強(qiáng)自主能力的飛行控制系統(tǒng)。

（責(zé)任編輯：黃貞靜）