近日，中船重工所研发的“海翔”号水下滑翔机海试成功。此前天津大学研制的“海燕”号水下滑翔机和中国科学院沈阳自动化研究所研制的“海翼”号水下滑翔机已小有成果，华中科技大学、浙江大学、中国海洋大学等也都在进行相关技术的研发。

为什么这么一个小家伙会受到如此多大牌研究所和高校的垂青呢？

水下滑翔机(AutonomousUnderwaterGlider，缩写AUG)，属于无人水下航行器(UnmannedUnderwaterVehicle，缩写UUV)的一种，也可以被看作是一种水下机器人。

水下滑翔机能够依靠自身动力和推进系统实现自推进水下航行，同时具备水下精确定位和精密导航能力，能够在远海大洋深处长时间进行航行，一次出航部署时间可以长达天，最大工作深度可以达到1,-1,米，最大航程达到2,-3,海里。

搭载了各种不同功能的传感器的水下滑翔机可以大范围地观测和获取海水的温度、盐度、浊度、叶绿素、含氧量及洋流变化等信息，对开发海洋资源、预防灾害等都有重要作用。

由于水下滑翔机摆脱了螺旋桨和发动机，可依靠很少的能量安静地在水中滑翔，所以它还有一些其它的妙用。如悄悄地靠近鲸鱼等各种海洋动物，进行持续观察。过去，人们要观察鲸鱼很麻烦，需要在船上通过望远镜耐心地等候鲸鱼露出水面，这种方法效率极低。

此外，水下滑翔机静音性能好，比较难发现，隐身性能很强，在军事领域也有很大的应用价值。

未来中国军工企业可能大批量制造增大版的水下滑翔机，这种水下机器人能搭载大型传感器，能探测到距离更远的蛙人、水雷和潜艇，中国在南海的反潜能力有望实现跃升。此外，它们甚至可能携带武器，执行水下护卫或攻击任务。

年初，中方指责越南向中越对峙海域派出“蛙人”，他们大量布放渔网、漂浮物等障碍物，干扰中国船只。未来武装版水下滑翔机的出现将使得越南“蛙人”的干扰战术彻底失效——中国水下战斗机器人将如同鲨鱼般在钻井平台四周巡逻，一旦察觉越南“蛙人”靠近，它们将可自动展开攻击。

中国水下无人机可远距截击越南蛙人

既然水下滑翔机没有螺旋桨和发动机，那它又是如何实现在水下潜行的呢？

要弄清这个问题，我们首先得来大体了解一下它的结构，如图：

从上图我们看到，水下滑翔机通常有一对翅膀，就像飞机的机翼。有了翅膀，滑翔就成为了可能。

因为重力，当水下滑翔机从海面坠落到几千米的深海时，利用自身翅膀，可向前滑行一段很长的距离。现在，问题来了，水下滑翔机是可以利用自身重力下沉，并滑翔向前，但是，当它沉到上千米深的海底时，怎么上浮呢？

很简单，下沉到预定深度后，改变自身密度从而实现上浮！相同质量下，体积越大，密度就越小，所以，只要把水下滑翔机的体积变大一丁点儿，就可以上浮了。关键是，怎么改变密度呢？

咱们想象一下，装着水的啤酒瓶，如果瓶口紧紧套着一个没充气的气球，当水还在瓶子里时，气球是扁的，而如果瓶子里的水倒入气球后，那么气球就撑大了，于是，啤酒瓶和气球组成的这个系统的总体积就变大了。

一般来说，水下滑翔机要改变自身密度，大体是这样做的：

如上图，水下滑翔机通过液压活塞把液压油压入液压皮囊中，于是，滑翔机的总体积变大，但总质量不变，所以，随着皮囊的膨胀，滑翔机密度变得小于海水密度，从而向海面上浮。

当到达海面，并向卫星传输已经收集到的数据后，滑翔机收缩活塞，于是密度变大，当大于海水密度时，再次下沉……如此往复，从而在茫茫深海实现“之”字形锯齿状前行。

水下滑翔机潜行示意图

水下滑翔机除了利用电池，还可以从海洋中直接获取能源，这就是海洋温差能。我们都知道，海水因深度不同，温度也会不同，海水表面可以直接吸收太阳能，温度较高，有的海水表面温度最高甚至可达30摄氏度，通常情况是在20摄氏度左右，而在1,米深处，海水温度会降到4-5摄氏度。

上图可以看出，我国南海和台湾海域，夏季海水表面温度甚至超过了25摄氏度。而在1,米深处，温度常年在5摄氏度左右。这种温度的变化，意味着海水中蕴藏着巨大的能源，怎么利用呢？

一个办法是，利用某些材料的在这个温度范围内的相变而做功。大家都知道，水结冰后，体积会膨胀，这就是冬天北方的暖气管常常被冻裂的原因。暖气管是铁的，但里面的水如果结冰，体积就会膨胀，这种膨胀的力量很大，能把暖气管撑裂。

水是一个反例，通常情况下，物质从固体变成液态时体积会膨胀，不管怎样，只要找到某些相变材料，只要这种材料是在海水的温度变化期间进行相变就可以。

剩下的就好办了，当水下滑翔机上浮到海面时，因为从周围海水中吸收了热量，于是相变材料受热从固体变成液体，体积膨胀，产生较强的机械能，我们可以用压缩气体的方式把这种机械能存储起来，等到了大海深处时，释放之前存储的机械能，把液体压入水下滑翔机的皮囊中，如此，水下滑翔机的总体积变大，密度变小，开始上浮……

由于西方国家对水下滑翔机技术的封锁，我国已有的水下滑翔机完全是由我国自主研发的。

年5月22日，天津大学自主研发的水下滑翔机“海燕”号在南海水深大于1,米海域通过测试，“海燕”号连续航行21天，航程千米，创造了当时国内水下滑翔机无故障航程最远、时间最长、工作深度最大等多项纪录，打破了国外对我国的技术封锁。

年10月15日，中国科学院沈阳自动化研究所研制的水下滑翔机在南海结束了为期一个多月的海上试验，滑翔机海上总航程达到1,.5千米，持续时间达到30天，创造了我国深海滑翔机海上作业航程最远、作业时间最长的新纪录。

年6月11日，中船重工七〇二所研发的“海翔”号水下滑翔器海试成功。“海翔”系列水下滑翔器具有国内外同类产品最大的有效载荷能力，本次海试在4级海况下完成正常作业和布放回收、滑翔机编队组网作业。海试最大工作深度达米，海洋环境调查覆盖海域面积约平方公里。

咱们国家对水下滑翔机的研究比较晚，所以，如果你问水下滑翔机技术哪家强？答案当然是国外。

早在年，国外就提出了水下滑翔机的概念，发展至今，技术很是成熟。

美国的Bluefin(金枪鱼)系列水下滑翔机是一种小型快速水下机器人，它可以在水下潜行，用来收集信息。

Bluefin(金枪鱼)水下滑翔机

操作简单

设计该潜航器时充分考虑了操作员的需求，从用户友好的软件到一体的发射和回收柄，使得单个人员就能从各种舰艇和小船上部署这一系统。

潜水时能快速反转

独立的承压电池和数据模块很容易通过AUV顶上的舱口进行更换。更换电池和数据模块省去了电池充电和数据下载的时间，使有效作战节奏成倍增加。低自噪声、出色的动力控制以及世界一流的电磁和惯性导航解决方案进一步确保了载荷数据的高质量。

模块化和现场可维护性

基于已证明了的Bluefin结构，在不增加系统总体重量的前提下使有效载荷最大化，便于现场服务和维护。用户友好电池使得BluefinAUV(自治水下机器人)的舰艇无须打开压力舱，从而保证了可靠性，消除了集中故障模式。

精确的导航

拥有精确的自主式导航性能，不需要使用声学浮标。它的导航系统不断显示出任何商用或军用自主式水下潜航器的最精确的非固定的、非声学辅助的勘察。

在美国，还有其他型号的水下滑翔机，各具特点。SprayGlide被设计用于深海域，最大下潜深度1,米。它采用细长的低阻力的流线型外壳，它把天线内置于飞翼中，以进一步减小阻力。

SeaGlider的设计目标是能在广阔的海洋中航行数千公里，持续时间可达6个月，最大下潜深度为1,米。SeaGlider的俯仰角度范围可以由10度到75度，它的GPS星天线装在尾部一根1米多长的杆子上，在浮出水面时，不需要辅助的浮力装置，天线就能高出水面，成功地获得GPS定位和通讯。

Slocum型水下滑翔机分为电能驱动型(Electric)和温差能驱动型(thermal)两类，这两类水下滑翔机在外形设计、姿态控制、导航通讯等方面相同，只是在滑翔机的驱动能源上存在差别。前者运用的是一个注射器形的囊泵结构，工作在米深度，后者工作在1,米深度。

电能驱动型Slocum工作在米深的海域。倾斜度通过移动电池包来控制，Slocum有固定的翼，后掠式，以避免海草等的缠绕，展长1米，翼段为平板式。它还有一个垂直的尾舵，尾部装有GPS和通信天线。

正是鉴于水下滑翔机的重大应用价值，除了美国，日本和法国也都相继研制出了名为ALBAC和STERNE的水下滑翔机。

我国在水下滑翔机技术研发方面起步较晚，当下更应该加紧研发，拥有先进的水下滑翔机技术无疑对我国海洋权益保护有重大助益。

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