世界最新型的水下无人潜航器将具备最节能和机动性的完美性能

新浪新闻网  · 2018-12-10 23:12 · 阅读量 · 2991

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我们把水下滑翔型无人潜航器又叫做水下滑翔机。其在原理上与航空器中的滑翔机是基本相同的。而原因恰如你应用的理论所说:水与空气一样属于流体,所以只要有合适的翼型布局,在水中也可以象在空气中一样滑翔。只不过,由于水的密度比空气大的多,所以水下滑翔机的翼面积比航空器中的滑翔机小的多。而且,对于水下滑翔机来说,翼面主要不是为了产生升力,而是为了用于控制飞行姿态。

水下滑翔机

而上千公里的航程,实质上是极限航程,对于客观条件的要求非常严格:需要有足够的深度,需要有比较稳定的洋流。而动力,却不是必须的。因为对于滑翔机来说,不管是在空气中还是水中,因地球引力而产生的势能就是最好的动力!

水下滑翔机潜航过程

其实水下滑翔机的很多基础理论,你只要与航空器中的滑翔机对比一下就很容易理解了。

首先,什么是滑翔?依靠自身重力的分量获得前进动力,在损失高度的情况下无动力下滑飞行,这就叫滑翔。水下滑翔机同样也是如此,只不过它损失的是水下高度,也就是在水下的深度随着滑翔而不断增加。

水下滑翔机路线图

航空器中的滑翔机同样可以在无动力条件下连续飞行十几个小时,航程上千公里,飞行高度甚至可以达到5000米以上,这是怎么实现的?是靠上升气流。天气晴朗、视野良好的情况下,飞行员在滑翔机中可以通过远处景物的变形、波动而找到上升气流。将滑翔机飞入上升气流中就可以让滑翔机实现上升飞行(老鹰之类的大型猛禽也是这么获得飞行高度的)。

而海洋中同样也有上升洋流(不过数量远少于上升气流),同样可以为水下滑翔机所利用。不过,由于水的密度比空气大800倍,所以水下滑翔机的高度损失其实比空气中的滑翔机小的多(用飞行术语来说,就是滑翔比很高)。空气中的滑翔机,性能最好的专用竞技机型滑翔比可以达到60:1(也就是高度每下降1米,向前飞行60米),普通的休闲用滑翔机也能达到30:1,而水中滑翔机,轻松可以达到更高的滑翔比。

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国外水下滑翔机

而水下滑翔机还有一个更独特的飞行方式,就是从下往上滑翔。大气中的滑翔机,无论如何都不可能比空气更轻,所以只能从上往下掉(除非有上升气流)。而水下滑翔机可以通过压缩空气或用电的方式调节压载水水量让自己的平均密度比水小,再通过调节重心让水的浮力产生一个向前的推进分量,从而实现从下往上滑翔。而不断循环重复从上往下滑翔-从下往上滑翔的过程,理论上来说,只要电足够、压缩空气足够,水下滑翔机甚至可以无声无息的实现无动力水下环球航行。

中国水下滑翔机

顺便提一句,用电的问题,现在已经有了解决方案,海水的温度在不同深度上是不同的,水下航行器可以利用温差发电。虽然还说不上是无限电能,至少电池损耗速度可以大大减慢。

而水下滑翔机与水翼艇的最大区别在于,水翼艇是水面船只,而水下滑翔机属于水下航行器。他们之间的区别,就相当于潜艇与水面船只的区别。而且,水翼艇必须是有动力的,而且必定是高速的,否则水翼无法产生升力。而水下滑翔机是无动力的,速度也不高,但是绝对的安静——它压根连发动机都没有,想不安静都难。如果有哪个高知识型恐怖分子采用水下滑翔机携带鱼雷战斗部袭击港内船只,船只被炸了都不知道是被什么袭击的。

水下滑翔机是一种新型的水下机器人。由于其利用净浮力和姿态角调整获得推进力,能源消耗极小,只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源,并且具有效率高、续航力大(可达上千公里)的特点。虽然水下滑翔机的航行速度较慢,但其制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点,满足了长时间、大范围海洋探索的需要。另外,水下滑翔机滑翔时由于无动力推进噪音极低,这个重要的特点使得其在军事上也有很大的应用价值。可以由潜艇远程投放,以完成特定的目的,并且不易被发现。

国外水下滑翔机

然而,由于单纯使用浮力驱动方式,水下滑翔机在水下只能做锯齿形和螺旋回转轨迹航行,其航迹控制和定位精度低,航速慢,在风浪较大的海面可能会出现随波逐流的情况,从而限制了水下滑翔机的应用范围,需另配一套使用控制时使用的动力系统,以实现巡航时无能耗、高隐身和作战时具备机动能力的完美结合,目前美国、欧洲、俄罗斯、中国等国已在倾力研究完善中。

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