「中國深海滑翔機第一人」,他讓「海翼」在深海騰飛!
在今年北京科博會上,海洋領域的「國之重器」成了主角。其中,「海翼」號水下滑翔機是現場「吸睛」的熱點。「海翼」號之所以這麼火,與它創造的成績密不可分——
2017年3月,「海翼7000」水下滑翔機在馬里亞納海溝挑戰者深淵成功下潛至6329米,打破美國保持的6003米世界紀錄;7月~8月,12台「海翼」滑翔機在南海進行組網觀測,實現國內最大規模水下滑翔機集群組網觀測;10月,一台「海翼1000」水下滑翔機在南海順利回收,實現無故障連續工作91天,航行1884公里,創造了中國自主研製水下滑翔機海上連續作業時間最長、航行距離最遠的新紀錄……
中國科學院瀋陽自動化研究所研究員俞建成,便是這一個個挑戰、一項項試驗、一次次突破的見證者和組織者。他是「海翼」號深海滑翔機的總設計師。他帶領團隊打破國際技術封鎖,進入了一個在中國近乎空白的領域,並瞄準世界頂尖水平,引領我國水下滑翔機技術不斷發展,最終使中國的水下滑翔機技術躋身國際前列。今天,觀觀就帶大家認識一下這位「中國深海滑翔機第一人」——
不期而遇,定下目標
人們常說,興趣是最好的老師,但真正能使興趣開花結果的人卻並不常有,俞建成就是其中一個。
2003年,俞建成進入沈自所攻讀博士學位。每周六上午,嚮導師張艾群彙報工作是他最重視、也是最期待的事情。
除了彙報每周的研究進展,導師還會經常為他「開小灶」,向他介紹大量國外關於水下機器人的前沿信息。
在一次交流中,張艾群給他看了一篇刊登在一本英文期刊上的論文,文章介紹的是美國一台水下滑翔機的最新研製成果。這種水下滑翔機可通過增大或縮小自身體積來改變浮力。擺脫了螺旋槳和發動機的滑翔機,可以依靠極少的能量安靜地在水中滑翔,實現對各種海洋環境參數進行直接測量,如海水的溫度、鹽度、氧濃度等。更妙的是,其體內的電池組能供在水下24小時不間斷搜集信息長達一個月之久。
俞建成聽得如痴如醉,離開導師辦公室後仍然對這個奇妙的深海設備念念不忘。
回到實驗室,俞建成便一頭扎進期刊文獻里。他了解到,水下滑翔機的概念竟然早在1989年就被美國科學家提出來了。2000年,美國已經研製出了3種型號的水下滑翔機。
「可是我到2003年才第一次聽說水下滑翔機,當時美國已經完成水下滑翔機的試驗性應用了。」俞建成說。
就像剛觸碰到新世界的那扇門,俞建成決定把它推開,走進這片新天地。
於是,俞建成召集其他幾名感興趣的同學,共同加入到水下滑翔機的探索中。同年,他們成功申請到12萬元的瀋陽自動化所自主創新科研經費,水下滑翔機的研究正式起步。
以夢為馬 終造「海翼」
理想令人憧憬,現實卻舉步維艱。
雖說美國早在20世紀90年代就提出了水下滑翔機的概念,2001年前就完成了海上試驗和試驗性應用。但當時,中國幾乎沒有公開報道過有關水下滑翔機的研究動向,這是一個幾近空白的領域。
更糟糕的是,美國還在水下滑翔機的關鍵技術上,對中國實施了嚴格的禁運與封鎖。
「想要了解水下滑翔機的基本工作原理,我們只能從有限的公開文獻中搜索。」俞建成皺了皺眉頭說,匱乏的信息,加上沈自所在其他類型水下機器人方面的一些技術基礎和經驗,是他們開始研究水下滑翔機時的全部「家當」。
幸運的是,沈自所在水下機器人方面堅實的技術積累和工程經驗,為水下滑翔機研究工作奠定了良好的基礎。
「但是,水下滑翔機作為一種新型水下機器人,又有一些特殊的技術要求。比如,它對水動力外形優化要求很高,對控制系統功耗非常敏感,此外還要實現小型化和長續航能力。」俞建成介紹說,這些都是當時亟待解決的技術空白。
既要實現體積小,又要保證長續航、跑得遠。這看似是一對矛盾,正是俞建成及其團隊在整個研發過程中需要不斷破解的難題。而這個要求也在一次又一次地挑戰他們的極限。
俞建成說:「我們一方面要自行攻克適用於小空間的每個單元零件的小型化技術難題,另一方面還要儘可能降低設備系統的空間和功耗,通過多次海試提高部件的安全性和可靠性。」
圖紙上的勾畫、研究室的歲月,凝結成一顆顆亮眼的星星,填補在我國深海滑翔機的空白幕布上。
除了摸著石頭過河的技術攻堅,科研人員還要接受海上驚濤駭浪的考驗。在水下滑翔機的研製初期,為了節省費用,他們只能租用漁船等小型船隻進行海試,這把平日裏海上的顛簸放大了好幾倍。
俞建成回憶說:「我們必須一邊克服嚴重的暈船反應,一邊努力保持清醒的頭腦,對水下滑翔機的每個技術狀態進行確認,對每項系統參數進行核對。」
對此,每個人都毫無怨言,一次突破就能化解之前的所有心酸。至今,俞建成還清楚記得,第一次水下滑翔機下潛1000米成功、第一次突破1000公里航程、第一次突破3個月連續航行時,每個人發自內心的歡呼和欣喜。
「作為創造歷史的親歷者,每次想起那些時刻,我都打心底感到自豪,之前的艱難和困窘瞬間煙消雲散。」俞建成笑著說,這就是科研的魅力所在。
也正因為這樣的堅持,終於在2005年,我國第一台具有自主知識產權的水下滑翔機原理樣機被成功研製出來,取名「海翼」號。
「海翼」之夢 不息不止
經過十幾年的發展,如今,俞建成帶領的「海翼」水下滑翔機研究團隊已經從最初的3個人發展到20多人。
經過十幾年的努力,「海翼」團隊已突破長航程、大深度、小型化水下滑翔機核心技術,打破技術封鎖,自主研發出了淺海、深海等不同型號的「海翼」系列水下滑翔機40餘台套。
經過十幾年的積累,2017年,「海翼」團隊取得了一系列重大突破性進展。累計完成23台次海上試驗與應用,安全回收率達100%,海上累計觀測天數529天,海上觀測距離12600多公里。特別是2017年3月,「海翼」號7000米級水下滑翔機在有「地球最深點」之稱的馬里亞納海溝成功下潛至6329米,打破了由美國創造的水下滑翔機最大下潛深度6003米的世界紀錄。
初心不忘,奮鬥不止。
在俞建成心裡,水下滑翔機是他始終追逐的夢想,這個夢,不會停。
接下來,他將把研究重點放在水下滑翔機續航能力的提升上,同時積極推進水下滑翔機的規模化、集群化應用,使水下滑翔機技術從之前的技術攻關、單項指標突破的初級階段,進入綜合性能提升和產生應用效能的新發展階段,真正為我國海洋科學研究與海洋強國建設服務。
(來源:中國海洋報 陳佳邑)
(編輯:鄭雅楠 審核:吳穎)
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