全球首个！它既能天上飞又能海里游 新型海空两栖无人航行器“哪吒IV”完成海试

“哪吒”准备起飞。

“哪吒”潜入水下。（受访者供图）

▲上海交通大学海洋学院海洋技术团队在工作中。

“哪吒”工作原理。

碧海蓝天下，一个黄色机身黑色旋翼“小精灵”腾空而起，飞抵目标海域后快速下降并潜入海水，完成水下观察任务后，又自主上浮，从海面轻盈起飞。

这个上天入海、飞潜合一的“小精灵”，是上海交通大学海洋学院海洋技术团队研制的新型海空两栖无人航行器“哪吒”，此次最新亮相的是第四代升级版。

近日，在海南省分界洲岛附近海域，“哪吒IV”完成了全球首例真实海洋环境下自主飞行、水下潜航和海空跨域航行全流程试验，海试最大下潜深度达60米。技术创新相关研究成果相继发表在国际权威期刊《海洋工程（Ocean Engineering）》和《野外机器人技术（Journal of Field Robotics）》上。

它为什么叫“哪吒”

“我们之所以将这种新概念的海空两栖航行器命名为‘哪吒’，是国产电影《哪吒》中有句话让我们深深共鸣，人们眼中的成见是一座大山，我们要勇于打破这种是非成见。”上海交通大学海洋学院海洋技术团队曾铮副研究员说，“在人们的传统印象中，空气和水是两种截然不同的介质，航行器是不可能同时飞行的。哪吒就是要打破这种成见，实现在空气和水里的自由穿越。”

曾铮说，水的密度比空气大近800倍，两栖航行器在两种截然不同的环境介质中运行时，所受的环境外力情况和相应的动力学响应都有显著差异。在真实海况下，两栖飞行器“海空穿越”的跨域运动还会受到未知的风、浪、流的联合干扰。

2016年，上海交通大学海洋学院海洋技术团队建设“哪吒实验室”，致力打造一种可以穿越航行于空中、水面和水下的高机动性跨介质运载平台。

上海交通大学海洋技术团队实力雄厚，近年来承担了多个国家重大项目，在无人遥控潜水器作业系统、深海智能浮标、海空两栖航行器、深海探测与作业技术等方面取得了多个重要进展和成果。

“哪吒”有哪些高强本领

据曾铮介绍，“哪吒”是将水下滑翔机的设计理念与无人机的设计思想进行了有机融合，具备垂直起降与悬停、水平飞行、水下滑翔等多种功能于一体。不仅能在空中飞行自主定位，还可以在指定海域或者水面降落，并进入水下潜航，完成水下的观测任务后钻出水面，自主飞行返航。

巧妙之处是，“哪吒”的固定翼不仅是空中的飞行翼，入水以后还可以成为滑翔翼。旋翼则可实现航行器在水、空跨界过程中的稳定起降。

作为海空两栖的航行器，“哪吒”高强的本领来自科研人员长达五年坚持不懈的技术攻关。

上海交大海洋技术团队连琏教授、曾铮副研究员带领卢迪、熊程珂、吕晨昕、胡锐等成员，在上海市社会发展科技攻关项目、上海交通大学重点前瞻布局基金项目、青岛国家海洋科学与技术国家实验室开放基金项目等支持下，成功研发了承压耐蚀高速电机、小型轻量化浮力调节系统、海空跨介质航行的非线性稳定控制器等一系列关键核心技术。

其中，承压耐蚀高速电机采用了和传统水下推进器动密封完全不同的技术，既能够在空中高速转动，同时也能在水下承压。

获得国家发明专利的高压气动浮力调节系统，采用高压气体源作为浮力调节驱动力，实现航行器浮力和俯仰姿态的同步调节，通过这套独特的小型轻量化浮力调节系统，可满足两栖航行器对载重的严苛要求。

此外，针对航行器在入水过程中受到风浪流的干扰，团队成员设计了多种控制算法，做了大量仿真实验，为攻克这一难题提供了解决方案。

“哪吒”为什么能上天入海

据介绍，最新亮相的“哪吒IV”自重21千克，最大载荷7千克，设计工作深度100米，最大飞行高度200米。采用可折叠、模块化设计，完全展开的尺寸是1.4米，折叠后的尺寸长宽分别是0.96米和0.62米。

记者在上海交通大学海洋学院哪吒实验室看到，小巧玲珑的“哪吒”既有固定翼又有旋翼，中间主体是一个电子舱。“哪吒”的机臂上，有一个十分巧妙的折叠机构。通过机械自锁装置，可以实现入水之后机臂折叠，出水之前机臂展开。

曾铮介绍，“哪吒IV”结合了无人机和自治水下航行器，拥有更强的机动性能，更适合应急搜救，水下探测等应用。

业内专家认为，作为一种穿越航行于空中、水面和水下的高机动性跨介质运载平台，“哪吒”未来有望广泛应用于海上搜救、海洋科学、海洋工程中等领域，对特定海区同时进行空中、水面和水下的探测任务，大幅提升我国海洋立体监测水平和能力。

综合新华社、央视、中新社报道