鱼跃千里浪 海纳百川流——记西北工业大学“自主水下航行器”团队

文/高妍 郑声宇

鱼跃千里浪 海纳百川流
——记西北工业大学“自主水下航行器”团队

文/高妍 郑声宇

团队参加第五届全国海洋航行器设计与制作大赛

地球表面积的70.8%是大海，幽蓝的海面下是一个丰富而神秘的世界。拥抱海洋、探索海洋，是人类长久以来的梦想，但囿于人力之不足、技术之缺乏而进展缓慢。

水下航行器的出现，弥补了这些缺憾，为我们打开了一扇探索海洋的新的大门。自主水下航行器更是凭借能够无人、无缆、自主进入海洋开展工作，而被誉为“水下蛟龙”“孤胆英雄”，受到各国高度重视。

作为一种高技术手段，随着信息、科技的快速发展，自主水下航行器的应用范围已经从最初的海上油气开发、打捞实验丢失的武器，扩大到海洋资源开发、海洋搜救取证、科学研究和军事等诸多领域。

近年，自主水下航行器更加受人关注，最典型的实例有两件，一是2011年美国伍兹霍尔海洋研究所的水下航行器寻找法航航班残骸，二是2014年“蓝鳍金枪鱼”号自主水下航行器执行寻找马航MH370残骸的任务。

“蓝鳍金枪鱼”属于1.5吨级“中型自主水下航行器”，由美国军方提供给澳大利亚政府使用，尽管在搜寻中并未收获重要成果，仍足以吸引全世界的目光。在这一领域，一直以来只有美国等少数国家掌握核心技术，特别是在微小型自主水下航行器技术方面。

2016年8月，我国自主研发的50公斤级自主水下航行器，通过了科技部组织的验收和海上试验，标志着我国在微小型水下航行器方面突破了核心技术，拥有了自主完全知识产权，填补了国内空白。从此，我国微小型水下航行器技术研究与应用，也进入了“少数国家”行列。

帮助我国实现这一跨越的，就是来自西北工业大学的“自主水下航行器”团队，长江学者潘光教授即是这一团队的主要负责人。

一朝跨越，鱼跃千里

自上世纪90年代初考入西北工业大学攻读硕士学位开始，潘光就不曾离开这所学校。从行业新兵，到主力骨干，再到中流砥柱，潘光扎根于斯，成长于斯，参与、见证了我国自主水下航行器的厚积薄发。

他长期从事水中兵器/水下航行器总体设计、流体力学、水下武器发射与回收、武器系统性能仿真与评估等方面的科研和教学工作，先后主持了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家863计划、国防基础科研计划、总装预研等项目30余项，担任两型总装重点型号的总体系统主任设计师和总师助理，取得了一系列突出的学术贡献和重要的创新成果。

在这诸多的成果中，50公斤级自主水下航行器是最为人熟知的一项。它是国家863计划海洋技术领域重大项目“深海潜水器技术与装备”的一个子课题成果，由西北工业大学“自主水下航行器”团队承担研制，在验收之时就已获得国家发明专利授权8项。

“面对复杂的海底状况，小小的航行器要随着海底地形变化自动调节航行路线，不仅能沉下去不偏航，还能不丢失收得回。”潘光介绍，整个团队前后历经五年，突破多个关键技术难题，才研制成功，从设计到生产，所有核心技术全由我国科研工作者自主研发，具有完全自主知识产权，填补了国内空白。

据媒体报道，“该50公斤级自主水下航行器，外观呈细长圆柱体，口径200mm，通过后部的白色柱状天线接收指令，下水后完全自主执行预设任务，并回传数据。它最深能下潜到水下100米，能够以三节，也就是每小时5.4公里的速度，在水下连续航行70公里，续航时间可以达到14个小时，已经达到国际先进水平。”

它的应用范围同样不含糊——在航行器的前端搭载声呐设备，利用声呐发出的声波反弹，航行器就可以扫描出水底地貌。同样，搭载其他探测器、摄像头等不同的功能模块，水下航行器就能够实现不同类型的海底探测和水下观测，包括探测海底气象如海水的温度、深度等，观测海底地形、地貌、海洋生物、水底石油管线等。除了这些民用用途，这款航行器还可以用于扫雷等军事用途，为我国海洋探测、开发和防卫提供了重要装备。

最为重要的是，该航行器不仅实现了在实验室的成功，更通过与西安天和防务技术股份有限公司合作，实现了工业化生产及后续市场推广。针对海洋环境探测和水下观测的需求，双方合作开发出快速灵活、安全可靠、操作简便、易于维护的低成本、系列化便携式自主水下航行器，其中TH-B050R型AUV已经面向国内外市场销售。

该产品能够便携、智能作业，可进行水下环境监测和海洋资源调查，已在科教、水文调查、海洋勘探等领域广泛应用，产生1亿多的经济效益，大大促进了我国小型自主水下航行器进入产业化发展阶段。

潘光教授（右一）访问美国密歇根大学

潘光教授（左）访问英国斯特莱斯克莱德大学Kelvin水动力学实验室

同时，面向高校的“中国无影”科教版微小型自主水下航行器也已问世。

凝心聚力，海纳百川

潘光介绍，西北工业大学“自主水下航行器”团队由徐德民院士、宋保维教授领导创立于1999年，是为了满足国家在海洋安全与资源开发等方面的战略需求。

经过近20年艰苦卓绝的努力，这支团队已从最初的一穷二白，修炼到如今的“身强体壮”、硕果累累。回望过去，除了苦练内功，做到“打铁还需自身硬”之外，他们还非常善于“团结一切可以团结的力量”，多年来已通过交流合作、项目合作、人才合作等多种方式凝聚起了一股集科研、人才、学科、产业于一体的“洪流”。

他们善于集众智、汇众力——

他们与国内外著名研究机构开展了广泛的交流与合作。

他们联合中船重工705所、710所，中科院声学所等重要科研院所成立的“水下自主无人系统协同创新中心”，实现了科研、人才、学科三位一体的有机结合；

他们与云南省科技厅合作，在云南昆明船舶设备集团有限公司成立院士工作站，开展水中兵器的产学研合作，为型号立项解决了部分关键基础技术和制造工艺；

他们积极与业内专业人士沟通交流，先后组织召开了水中兵器总体、控制学术年会，兵器科学与技术高峰论坛，水下无人系统技术发展论坛等颇具影响力的学术盛会，推动了整个行业发展与进步。

他们注重成果转化——

在工程领域，成果只有真正推广应用，才能算作真正的成果。潘光非常清楚这一点，因此他们建立了产学研用机制，与各大公司合作推动各项成果的工业化、产业化。

他们与昆明船舶设备集团有限公司联合成立了昆明海威机电技术研究所，依托昆船公司的加工平台，推动水下航行器基础性、前瞻性技术研究成果的产品化过程；

他们与西安天和防务技术股份有限公司合作成立了水下航行器研发中心，联合承担了国家863计划重大项目“50公斤便携式自主观测系统（AUV）”研制任务，开发出了系列化便携式自主水下航行器，并实现市场销售；

他们与中船重工电科股份公司开展成果转化合作，利用团队的理论研究成果，有效解决了电机双转子相对位置精确检测和电枢绕组精确换向控制问题，成功研制出一种扁平式对转稀土永磁无刷直流电机。目前已生产该型电机385台，产生工业产值3272万元。

他们重视人才培养——

人，是一个团队的最基本、也是最核心的要素。潘光介绍，多年来，团队始终遵循“以学生为根、以学术为魂、以科学问题为先导、以技术创新为核心”的培养理念，不断探索和创新课程教学模式，提高人才培养质量，不断创造各种机会，为人才培养提供帮助。

团队积极发挥传帮带的精神，以项目带团队，以项目炼人才，以老带新，培养了大批优秀人才。

与此同时，他们积极与国外知名大学开展交流合作，为青年教师创造学术访问、合作研究的机会，更选派研究生到牛津大学、密西根大学、加州理工大学等院校进行联合培养；

他们与英国University of Strathclyde合作，承担国家留学基金委“创新型人才国际合作培养项目”（2016-2018年），培养船舶与海洋工程领域复合型创新人才；

他们发挥团队在基础理论研究方面的优势，在昆船公司、中船重工884厂等单位设立创新人才培养基地，为行业发展培养了大批骨干人才。

正因如此不遗余力，才使得最初的几人小团队，成长为如今研究所级别的大集体。团队现拥有院士1名、国家教学名师1名、长江学者特聘教授1名、百千万人才工程国家级人选2名、国家特支计划“青年拔尖人才”1名等各类国家级专家，更为行业输送人才无数。

多年来，作为总师或副总师单位，他们先后承担总装重点型号任务3项，军口863项目4项，国防基础科研计划重点项目3项，型号背景预研项目1项，总装武器装备探索项目1项，国家自然科学基金20多项，获国家科技进步二等奖2项，国家技术发明二等奖1项，国防科技进步一等奖3项。

这个集体，在徐德民院士、宋保维教授、潘光教授等团队带头人的领导下，在一次次的项目锤炼中，形成了优秀的协作精神和突出的技术实力，赢得了国防科技创新团队、教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队、国家级教学团队、全国教育系统先进集体、国家级教学成果一等奖、国防科技创新团队奖等诸多荣誉，多次获得党和国家领导人接见。

胸怀大海，脚踏实地

对于潘光和他的团队来说，鲜花与荣誉只是慰藉，而非目标，成绩只属于昨天，今天和明天要做的，只有脚踏实地、勇往直前。

现阶段，他们的主要任务是针对海洋开发和国家安全的重大需求，重点开展深远海自主水下航行器关键技术研究，发展具有大深度、远航程、智能化、集群协同工作能力的系列化自主水下航行器，提升海洋防卫、海洋监视与侦察、海洋资源勘探等方面的能力。

在国家重点研发计划“自主变形仿生柔体潜水器研制”中，他们针对6000米深海域水下1年连续环境监测、科学考察等任务需求，开展原创性潜水器的基础理论和技术研发。“借鉴深海生物的柔性透水承压结构形式，采用模拟深海生物肌肉的水凝胶构建柔性翼，结合形状记忆合金驱动技术实现柔性翼的自主变形，将水下扑翼推进和水下滑翔两种运动模式集于一体，利用镁海水电池和锂电池联合供电实现水下数月甚至数年连续工作。”

在国防基础科研计划“水下航行器水下能源补充技术”中，他们围绕水下航行器在复杂海洋环境下长时间作业的需求，正开展水下非接触式能源补充的原理与方法、水下能源补充的基站结构设计、水下能源补充的电磁兼容性等研究，掌握影响传输功率、传输效率的因素和影响规律，通过研制水下非接触式能源传输原理样机验证方案的可行性，为长航时水下航行器的研发提供技术支撑。

除以上两个项目之外，他们还承担着海军装备预研8项、国防科技创新特区计划10项、国家自然科学基金12项。

能者多为，强者愈强。立足于国家建设海洋强国的大背景下，站在前辈积淀的雄厚成果基础上，西北工业大学“自主水下航行器”团队将在深邃无垠的大海上，写就更为绚丽的篇章。

潘光，博士，教授，博士生导师，入选教育部“长江学者特聘教授计划”和“新世纪优秀人才支持计划”，百千万人才工程国家级人选，现任“无人水下运载技术”工业和信息化部重点实验室主任，西北工业大学“自主水下航行器”团队主要负责人。长期从事水中兵器/水下航行器总体设计、流体力学、水下武器发射与回收、武器系统性能仿真与评估等方面的科研和教学工作。先后获国家科技进步二等奖2项，国家技术发明二等奖1项，国防科技进步一等奖3项、二等奖2项；授权发明专利22项；发表论文90篇，SCI、EI检索40余篇。