■记者 朱彧 通讯员 戴天娇
日前，由我国自主研发的水下滑翔机在我国南海结束为期40天的海上试验回到研发地中国科学院沈阳自动化研究所。“该水下滑翔机此次试验海上总航程达到1022.5公里，持续30天，创下我国深海滑翔机海上作业航程最远、作业时间最长记录。”项目负责人、沈阳自动化所海洋技术装备研究室副主任俞建成说。
据他介绍，此次试验内容包括多滑翔机同步区域覆盖观测试验和长航程观测试验，并首次在真实海上环境下验证滑翔机系统的续航能力。其中，多滑翔机同步区域覆盖观测试验初步验证了滑翔机系统的远程控制协同观测能力；长航程观测试验则是要在真实海洋环境条件下考核滑翔机系统的续航能力和系统的可靠性。
我国水下滑翔机技术基本成熟
据俞建成介绍，这台黄色的水下滑翔机主载体长2米、直径0.22米、翼展1.2米、重65公斤，设计海洋航行深度1000米，速度为0.5节至1节，其自身携带的锂离子电池可让它在水下连续工作1个月~2个月，航行距离超过1000公里。
滑翔机在水下呈折线运动，在机身内部安装有姿态调节装置和浮力调节装置，依靠姿态调节装置改变其重心位置并依靠浮力运行。“滑翔机的尾部有一个长长的杆状卫星天线，在汪洋大海中，滑翔机就是凭借卫星系统与岸基监控中心的技术人员保持通信联系。”俞建成说。
据俞建成介绍，水下滑翔机是一种先进的海洋环境观测平台，主要用于海洋环境水文参数的观测，包括海水温度、盐度、浊度、溶解氧、叶绿素等。其自身所具有的长续航力、低成本、自主可控等特点，可作为主要观测平台用于构建自主海洋环境立体观测系统，实现海洋环境参数高实时分辨率的持续观测。
“滑翔机技术的推广与应用，对于促进我国海洋科学研究的快速发展具有重要作用。”俞建成说。
水下滑翔机的最初概念是在上个世纪由美国最先提出的，1995年以来，在美国海军研究局资助下，美国先后研制出多种以电池为动力的水下滑翔机，并且实现了产品化。日本科学家也在制造水下滑翔机，他们研制出了一款小型、低成本且具有独立的可移动机翼的滑翔机，同时还开发了一款以太阳能为动力的水下滑翔机。
我国水下滑翔机研究工作起步较晚，包括沈阳自动化所在内已有多家大学和研究机构开展了相关研究工作。目前我国水下滑翔机技术基本成熟，主要技术指标与国际同类产品技术指标相当，但在水下滑翔机续航能力上与国际先进水平还有差距。
据俞建成介绍，沈阳自动化所研制的水下滑翔机具有完全自主知识产权，在低功耗控制器、高效率执行机构和航向控制技术等方面具有自己的特色，滑翔机航行控制系统具有更强的处理能力和更好的可扩展能力。
为了系统地完成对水下滑翔机主要技术指标和系统可靠性的验证，今年以来，该水下滑翔机已开展了3次海上试验，累计海上工作80天，航程2400多公里，观测剖面数超过了600个。
“通过多次试验，在真实海上环境下全面验证滑翔机技术指标，我们的滑翔机技术基本成熟，可以开展海上试用和应用工作。今后将结合科学家的观测任务开展进一步的工作。”俞建成介绍说。
十一年自主创新路仍继续
漂亮的成绩单背后，是俞建成及其团队11年科研攻关的艰辛历程。
2003年，还在沈阳自动化所攻读博士学位的俞建成跟随导师张艾群研究员参与了所内的一个“创新课题”的研究，其研究对象正是今天的水下滑翔机。最初的研发团队只有四五个人，都是在读的研究生。“由研究生组成的年轻团队在专业配置上还比较全面，包含机械、自动化和软件等专业。当时面临的困难是缺乏经验，这些人基本没参加过科研工作，再加上水下滑翔机是一种全新的水下机器人，可借鉴的资料非常有限。”俞建成回忆说。不过沈阳自动化所在水下机器人技术方面具有良好的研究条件和基础，并且拥有一支经验丰富的专业研究队伍，为该所水下滑翔机研究工作顺利开展创造了极为良好的条件。
在研究室领导和老师的悉心指导和团队的共同努力下，水下滑翔机逐渐从图纸变成了现实。2005年，水下滑翔机原理样机研制成功，并第一次在沈阳棋盘山水库进行了湖试。2006年，“水下滑翔测量系统”成为“863”项目。那一年刚好30岁的俞建成，收获了自己最好的而立之年礼物。
2009年7月，水下滑翔机在南海进行了第一次历时10天的功能试验。
“当时我们所一共去了7个人，和其他单位的3个人一起挤在一条租来的渔船上，到了晚上就直接睡在甲板上，条件十分艰苦，也没有海试经验。”俞建成说：“包括我在内共有6个人都是第一次出海，而且是工作在条件比较艰苦的渔船上。船刚离开码头时，我们都很兴奋，但是当我们进入开阔海域后，情况就不一样了。第一次出海的人都不同程度地出现晕船现象，最严重的一个人一天多都没有吃饭，最后我们不得不暂停海上试验，将他送上岸。接下来的海试也不是一帆风顺，载体配平不精确、控制系统硬件不断出现新问题、控制软件不断发现漏洞等。我们不得不在晕船状况下一一解决这些问题，最终在大家的共同努力下，我们完成了滑翔机第一次海上试验任务。”
一年后，该项目顺利结题，并于2011年在西太平洋开展深度指标试验，下潜深度达到837米。2012年，“863”计划海洋技术领域支持项目“电能深海滑翔机工程化技术研究”立项，重点突破水下滑翔机工程化和实用化技术问题。
实现水下滑翔机系统实用化
从沈阳近郊的实验室到南海、西太平洋，从简陋渔船到设施完善的科考船，沈阳自动化所自主研发的水下滑翔机走过了11年的研发岁月，最终得以遨游在辽阔的海洋中。
如今，每次海试时，已不再是7个人手忙脚乱地布放滑翔机和操作监控系统，2个研究人员就可以带着一台电脑“搞定”一次海试，俞建成及其团队经验和技术的积累日趋完善，他们对水下滑翔机的科研和试验也越发游刃有余。水下滑翔机海上观测作业过程的监控也基本实现自动化，可以通过远程卫星通信在办公室遥控海上的滑翔机执行观测任务。
据俞建成介绍，目前他们的项目组已有近20人，水下滑翔机系统已经达到实用化状态，研制出的实用样机达到十多台，其中的一些将很快交付用户使用。项目组人员还将有针对性地编写滑翔机使用教材并对用户进行培训，使得他们可以独立操作水下滑翔机，让这些遨游在海洋之中的滑翔机走出实验室，协助我国海洋领域科学家更好地探测神秘海洋。
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