年8月，由国家海洋实验室主导的针对海洋“中尺度涡”的海洋立体综合观测网构建完成阶段性任务，这次观测创造了世界上持续时间最长、投放设备类型最多、覆盖海域最广等一系列纪录。其中由天津大学水下机器人团队研制的“海燕”水下滑翔机发挥了至关重要的作用。接下来就跟随记者的镜头一起去认识这个了不起的“海洋精灵”。

水下滑翔机是一种新型的水下机器人，它可以利用净浮力和自身姿态的调整来获得推进力，而且只有在做这些调整的时候才会消耗少量能源，因此，水下滑翔机凭借效率高、续航能力强、能源消耗极小的特点广泛应用于海洋科研领域。

天津大学水下机器人团队研发的“海燕”水下滑翔机更是身轻体瘦，灵活轻盈。“海燕”长2.3米，直径0.2米，排水量70公斤，滑翔速度可以达到0.5至1节，定深航速可达3节，相当于水下1秒钟内滑翔1.5米。

天津大学机械学院教授张连洪：这是一台半成品的水下滑翔机，它的主要组成一个是它的壳体，它的翅膀，另外在前面还有一个可以伸缩的油囊，通过油囊收缩膨胀来调节整个滑翔机的浮力。如果是向下的浮力呢，通过调整它本身的姿态，就可以产生向下倾斜的滑翔，达到特定深度以后，再调整它的姿态使它仰俯，这时候同时调整浮力，是它产生正浮力，这时候他就会倾斜向上的滑行）

除了通过自身在水中航向、俯仰、横滚角度这种方式进行姿态调整外，“海燕”水下滑翔机还配备了螺旋桨进行推动，以保证水平姿态的动力驱动。

天津大学机械学院教授张连洪：我们称它是一个混合驱动，有了小型的螺旋桨以后，可以帮助滑行过程中，遇到强的流动、水流，可以通过螺旋桨加大推动力，使滑翔机很容易的穿过(海)流，另外有种情况，就是（配备）螺旋桨以后，调整这个姿态是水平姿态，就可以在水下水平的行走，这就具有了我们叫做AUV（水下无人自主航行器）的功能。

而进入水中之后，“海燕”水下滑翔机便可以通过机身搭载的各类传感器，同时采集需要的海洋中各种类型的数据，以达到水下监测目的。

天津大学机械工程学院讲师杨绍琼：“海燕”水下滑翔机，已经实现了千公里量级以上的航程，已经通过了设计定型，那现在根据客户，也就是科学家的需求，已经集成了不同的任务传感器，比如说，单点流量计,温盐深传感器，包括溶解氧传感器，还有海洋微结构的湍流传感器。

与此同时，在户外工作的“海燕”水下滑翔机还可以通过依星通信或无线通信的方式，将数据实时回传到工作船或者岸上的工作站中，以便工作人员对其进行数据的实时记录与计算。

天津大学机械工程学院教授青岛海洋科学与技术国家实验室海洋观测与探测联合实验室副主任王延辉：可以看到这是一个局部的海区作业情况，可以看到各种不同类型的水下滑翔机它们组成的一个编队同时针对这个中尺度涡在进行观测。那么这些数据能够通过实时的，我们可以看到，在这边能够实时的把数据反馈回来，调查的数据，也能够尽快、及时地提供一些特征数据回来，另外包括它的运行状态数据，包括它操作的一些数据，也能够同步的在这边进行遥控和遥测，能够起到很好的一个同步观测的能力和水平。

早在二十世纪九十年代初，一些国家就启动了这方面的研究工作。我国对于水下滑翔机研究的起步较晚，天津大学水下机器人团队从年开始进行水下滑翔机的技术研发，历经十多年的科研攻关，先后成功研制出三代水下滑翔机，填补了我国在这一领域的空白。

天津大学副校长海洋国家实验室海洋观测与探测联合实验室首席科学家王树新：我们在年左右的时候，主要是看到国外有这种技术，那么我们开展，在年之后，我们针对国外技术存在的缺陷，我们就开始自主研制混合推进的水下滑翔机，这种混合推进是两个含义，一个是整个的推动模式，由单纯的浮力驱动，变成现在的混合驱动，第二来讲，能源的混合，不仅仅是电池能源，我们还有温差能源的融合，所以这样的话，实际上形成了跟国外技术并跑的阶段。

经过不断地技术完善和数十次海试，“海燕”水下滑翔机已经完成了设计定型，并且在年获得了国家技术发明二等奖。该项目不仅使得我国能够得到更深层次海域的剖面数据，还一举打破了发达国家对于此类设备的技术封锁，让我国有了自己的水下滑翔机集群。

天津大学机械工程学院讲师博士宋扬：我们“海燕号”水下滑翔机主要突破了以下几个关键技术，第一就是在负压工作条件下，实现了小型化的，大容量深水浮力精准调节装置，最大体积变化量，可以达到1.4L，可为滑翔机提供正负7牛的静浮力，与国外同样技术相比，可以提升40%，另外我们发明了，受限空间下，大深度近中性耐压壳体，解决了海水密度增加，导致的无法下潜大深度的难题。

天津大学副校长海洋国家实验室海洋观测与探测联合实验室首席科学家王树新：我们在南海，特别是在年开始，突破公里的航程，连续的剖面观测，年，突破公里的连续剖面的观测，首次在南海，实现了超过千公里级的这种连续剖面的观测，获得了非常珍贵的数据，那么这些的应用，都是我们首次来获得的。

水下滑翔机在长时间连续剖面观测与海洋动力环境检测方面都具有很大优势，而通过多台水下滑翔机与多种海洋装备实现异构组网，进行多点连续覆盖性观测，更能将它的性能优势发挥到最大。近日“海燕”水下滑翔机团队便在南海海域完成了一次异构组网调查，这也是针对中尺度涡现象的国内最大规模的海洋智能设备立体组网观测。

天津大学副校长海洋国家实验室海洋观测与探测联合实验室首席科学家王树新：它主要依赖了两个方面，一个方面就是它的通讯技术，现在我们还是依赖卫星技术，通过卫星链路，把它们组合在一起，通过模型的繁衍，来形成区域性的一个整体的，一个数字化的模型，第二个来讲，实际上我们在，整个组网过程当中，就需要解决一个布局和规划问题，那么有了链路、有了规划，那么整个区域出来的模型，才有效。

目前，天津大学以水下滑翔机团队为核心，与海洋国家实验室共同建立了海洋观测与探测联合实验室，充分发挥海洋国家实验室作为综合协同创新平台的区位和资源优势，开展联合研究、技术开发和人才培养工作。

天津大学副校长海洋国家实验室海洋观测与探测联合实验室首席科学家王树新：实际上在年我们就开始，通过一个长期的合作，不仅我们得到了国家海洋实验室的大力支持，更重要的是我们可以在我们的国家战略的前沿和需求的前沿，面向我们国家的主战场经济、包括我们海洋技术的发展，服务到我们海洋战略当中去，把我们的技术，和我们国家海洋实验室的平台结合，面向国家的重大需求，来推进我们的技术，是我们的技术更进一步发展。

下一步，天津大学水下机器人团队将会继续推进水下滑翔机组网研究，并且进一步扩大“海燕”水下滑翔机的航程，以满足更加丰富的科研观测需求。

天津大学机械工程学院讲师杨绍琼：我们现在正在进行公里量级的长航程水下滑翔机的研制，那要实现这样一个目标，我们除了做能源上的优化之外，主要的研究方向现在集中在水动力学的分析和设计上，它的核心点就是减少水下滑翔机表面的摩擦阻力，有一个很好的方法，我们现在想采用的技术就是，在滑翔机的机体表面，涂上一层超疏水的涂层，超疏水材料呢，是一种新近发展起来的技术，它在湍流减阻方面表现出来的性能很优越。

END

文章来源：青岛广播电视台记者窦得玮实习记者刘旭航

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