国产水下滑翔机“海翼”号成长记 不断突破

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科研人员在深渊科考中回收“海翼7000”水下滑翔机

　　在日前揭晓的“2017年度海洋人物”评选中，“海翼”号系列水下滑翔机设计师俞建成引人注目。从2003年开始研究到2009年首次下水，再到如今的成熟稳定，俞建成带领中科院沈阳自动化研究所（以下简称沈阳自动化所）水下滑翔机研究项目团队努力耕耘，见证了“海翼”号的每一步成长。
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3 ~+ v* R. {" U) o! O　　2017年，“海翼”号水下滑翔机势如破竹，创造了一个又一个纪录——
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　　3月，“海翼7000”系列水下滑翔机在马里亚纳海沟创下6329米的水下滑翔机世界深潜纪录；

　　7月，12台“海翼”号水下滑翔机在南海实现了我国最大规模的集群观测应用；
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& H4 o: x6 j+ S0 O　　10月，“海翼1000”系列水下滑翔机无故障连续工作91天，创造我国水下滑翔机工作时间最长、航行距离最远、观测剖面数最多的新纪录。
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1 T% Z6 O: g- e! F; Y( _　　合理制定分阶段研究目标，降低技术难度和技术风险，最终实现超越发展
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( e! g% c5 G$ ], B$ T! p　　俞建成第一次听说水下滑翔机是在2003年。那一年，他刚刚考入沈阳自动化所攻读博士学位。每个周六，俞建成都要向导师张艾群汇报一周的学习工作情况。有一次，张艾群给他看了一篇关于美国最新水下机器人研究成果的文章。读完这篇介绍美国研制的Slocum水下滑翔机的文章后，俞建成对水下滑翔机产生了浓厚的兴趣。
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7 H7 ~* H" M2 `% H, s　　作为水下机器人的一种，水下滑翔机依靠浮力在海水中滑行。它重量轻、消耗小、隐蔽性好，能够胜任长时间、远距离的航行任务，是世界各国海洋科学研究的热点。
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　　在进一步查阅了水下滑翔机的相关文献后，俞建成决定召集其他同学开展水下滑翔机的研究工作。
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1 Q9 d  U! C# |. O1 [　　据俞建成介绍，1989年美国海洋科学家就提出了水下滑翔机的概念，2000年他们已研制出三型水下滑翔机并开展了海上试验。2003年，他第一次听到水下滑翔机这个概念时，美国已开展水下滑翔机实验性应用了。“如果我国还不着手开展相关研究的话，差距会越来越大。”
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$ r+ ~4 x) H1 O  E　　在俞建成和同学们的努力下，当年他们从所里成功申请了12万元科研经费，正式开始水下滑翔机的研究工作。

7 ]: m) \9 b' i+ o9 P# `9 T- w6 J　　沈阳自动化所在水下机器人领域有很好的技术积累和工程经验，这为俞建成团队水下滑翔机的研究工作奠定了良好基础。但水下滑翔机作为新型水下机器人，有一些特殊技术要求，比如对水动力外形优化要求很高、对控制系统功耗非常敏感，既要实现小型化又要实现长续航能力，等等。
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　　俞建成说：“对于这些特殊技术要求，我们没有研究基础，可借鉴的东西也很少，一切都得从零开始。”

　　由于没有基础，最初团队制定的目标也较低；随着技术的不断积累，他们的目标也随之提高。“比如，续航能力从最早没有指标要求，到后来设定为500公里，再到1000公里、3000公里……”俞建成说，“通过合理制定分阶段研究目标，降低技术难度和技术风险，不断增强研制信心，最终实现了超越发展。”
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" D& e' _) t, |2 M　　“海翼”号课题组的3个年轻人没有被困难吓倒，时间不够用就加班加点干。

" ?- E& Z! j0 c- h' L. _　　小型化是水下滑翔机研制的难点之一。既要小又要跑得远，这是水下滑翔机研究过程中，俞建成团队需要破解的难题。

　　俞建成说，因为体积小，舱内空间非常有限，很多现成的单元技术都无法在这么小的空间内使用，他们不得不攻关各单元的小型化技术；因为体积小，一点点空间、功耗等资源的浪费都会影响水下滑翔机的航行效率，所以要求载体设计的空间利用率很高、控制器功耗很低，而且外形、壁厚、浮力调节量都必须优化得恰到好处；因为体积小，水下滑翔机的搭载能力有限，系统冗余度无法做得很高，所以需要水下滑翔机的所有部件都必须具有很高的可靠性。他们为此花费了大量时间，对部件和整机进行大量测试和试验。
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& S' k0 i% y, U" k7 o9 X# R0 c　　沈阳自动化所副研究员金文明是2008年加入“海翼”号课题组的。他清楚地记得，当时课题组一共就3个人。“俞建成博士是我们的课题组长，总揽滑翔机研制的全过程；机械设计专业毕业的我负责机械结构分系统；新入职的黄琰负责电控与软件分系统。”
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/ Y! ~: q! z0 P- g' j9 j　　“海翼”号研制初期困难重重，进展也比较缓慢。但是，3个年轻人并没有被困难吓倒，经验不足就请教其他课题组的老同志，时间不够用就加班加点干。

　　金文明说：“回想起来，入职的头3年也是我进步最快的3年，那时大家不知疲倦，一心只想把科研做好。”

　　经过一年半的努力，水下滑翔机样机终于研制出来了。在研发过程中，“海翼”号团队也不断壮大，从最初的3人发展到现在的20多人，金文明和黄琰也都成长为团队的核心骨干。
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' c5 H2 H# Y" x2 F# \# m- i& ?0 K) n8 V　　海试是难忘的经历，也是意志品质的考验
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7 x; T) Y0 ^% o7 W0 B2 M' E1 ~) c　　海上试验是研制水下滑翔机过程中必不可少的重要环节。
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　　俞建成说：“海洋是人迹罕至的地方，海上试验对于每个经历过的人来说都是难忘的经历，也是意志品质的考验。”
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4 Z4 a) [6 p  y( r　　金文明至今都对“海翼”号水下滑翔机的第一次海上试验印象深刻。那是2009年的夏天，由张艾群带队，参试队伍一共10人。为了节省经费，当时课题组租用了一条渔船。
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　　金文明说：“在渔船上颠簸了一个晚上，等开到试验地点，就已经有3位队员不能下床了。”

　　因为是第一次进行海试，前期设计缺乏经验，水下滑翔机不论在软硬件还是在机械系统上都存在缺陷，环境适应性也不够好。为此，团队成员白天试验、找问题，晚上拆卸舱体、维修与解决问题。
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. ]0 i6 P7 ]2 S  }　　金文明说：“那些天真是白天晚上‘连轴转’。船上没有工作台，我们就在前甲板上支起一张大木板进行滑翔机的拆装工作，趴着或蹲着对滑翔机进行检修。船不停地晃动，时间一长，大伙都腿软背痛。但是，所有人都坚持到了最后。”

5 q6 A# g/ H, G- z' \9 d5 d& {' z$ f　　当时正处于盛夏，船上异常炎热，睡觉舱位也不够，几个年轻人就直接在甲板上铺上席子睡觉。早上醒来的时候，露水湿透全身。
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　　“海试过程中大家都是相互鼓励。正是因为坚持，才有了水下滑翔机的研制成功。”俞建成说。
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　　2017年3月，当“海翼7000”系列水下滑翔机在马里亚纳海沟创下6329米的世界深潜纪录时，团队成员都非常激动。金文明说：“收到数据时，大家都欢呼起来了！”

. \" ?6 \/ z- M; u7 s$ s- q+ f9 g" q　　海试中也有很多开心时刻。俞建成就对2017年在海上偶遇“辽宁号”航空母舰的情景念念不忘：“尽管当时距离很远，仍然感觉非常振奋。”
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7 ^" K( c& ~% U+ c1 g　　“正因为有了这些亲身经历，更激发了我们献身中国海洋技术的热情和使命感。”俞建成说。
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