神奇的跨介质飞行器——冲破界限，翱翔天海

在当今科技迅猛发展的时代，跨介质飞行器作为一项极具创新性与挑战性的前沿科技成果，正逐渐崭露头角。它整合了航空与水下航行技术，旨在实现飞行器在水与空气两种截然不同介质间的自由穿梭，开启了人类对于多维空间交通与作业模式的崭新探索篇章。

传统的飞行器往往局限于单一的飞行介质，如飞机主要在大气层内飞行，而潜艇则在水下航行。跨介质飞行器却打破了这种限制，它能够在不同介质（如空气、水）之间自由穿梭，融合了多种飞行器的特性与优势。

从外观上看，跨介质飞行器通常具备独特的设计。它的外形既要符合空气动力学原理，以保证在大气层内飞行时的高效性与稳定性，又要兼顾水动力学的要求，便于在水中潜行。一般来说，其机身呈流线型，机翼可能采用可折叠或可变结构，在进入水中时能够减小阻力并避免损坏。比如，一些跨介质飞行器的机翼在入水前可旋转至特定角度，或者部分结构能够收缩，使整个飞行器呈现出类似潜艇的外形。

图 1固定翼跨介质飞行器——“鹰鳐”在水面水下航行和出水瞬间

跨介质飞行器的动力系统是其核心技术之一。由于不同介质的物理特性差异巨大，对动力的需求和供给方式截然不同。在空气中，飞行器依靠航空发动机产生推力，常见的有喷气式发动机或螺旋桨发动机；而在水中，则需要借助螺旋桨或喷水推进器等装置来推动前进。因此，跨介质飞行器往往配备了复合型动力系统，能够根据所处介质自动切换或协同工作。例如，当从空中进入水中时，发动机的运行模式会相应调整，减少喷气推力，启动水下推进装置，确保飞行器平稳过渡并在水中正常航行。

图 2 旋翼跨介质飞行器——“航海家”潜空飞行器

在飞行控制方面，跨介质飞行器面临着巨大挑战。空气和水的密度、粘性等物理参数相差悬殊，这使得在两种介质中飞行时的操控方式和控制策略大相径庭。在空中，飞行器主要通过舵面偏转、发动机推力矢量控制等方式来改变飞行姿态；而在水中，更多地依靠改变推进器的推力方向、舵的角度以及浮力调节装置来实现转向、下潜和上浮等动作。为了实现的精准控制，先进的传感器技术和智能控制系统必不可少。这些系统能够实时感知飞行器所处的介质环境、飞行状态等信息，并迅速计算出最佳的控制指令，确保飞行器在不同介质间过渡时的安全性和稳定性。

图 3上海交通大学研制的“哪吒”系列第一至第三代样机

图 4 仿生跨介质航行器

跨介质飞行器的应用前景十分广阔。在民用方面，跨介质飞行器可用于海洋资源勘探、海上救援、快速客运等。想象一下，未来人们可以乘坐跨介质飞行器从陆地直接飞往海岛，途中无需换乘，大大缩短了出行时间；在海上发生紧急情况时，它能够迅速从附近的陆地或空中基地出发，抵达事故现场进行救援，无论是在空中搜索目标还是在水中实施救援作业，都能游刃有余。

尽管目前跨介质飞行器仍处于试验室研发和试验阶段，面临着诸多技术难题，如动力系统的优化、飞行控制精度的提升、材料的耐久性等，但随着科技的不断进步，这些问题有望逐步得到解决。相信在不久的将来，跨介质飞行器将在天空、海洋之间自由驰骋，为人类的探索与发展带来前所未有的机遇与可能。（供稿人：北京机电工程研究所  吴普国）