俞建成:让“中国翼”翱翔深海大洋

作者:本报记者 陈佳邑  来源:中国海洋报   发布时间:2018-05-28 13:41:23   [打印本页] [关闭窗口]

  2017年3月,“海翼7000”水下滑翔机在马里亚纳海沟挑战者深渊成功下潜至6329米,打破美国保持的6003米世界纪录;7月~8月,12台“海翼”滑翔机在南海进行组网观测,实现国内最大规模水下滑翔机集群组网观测;10月,一台“海翼1000”水下滑翔机在南海顺利回收,实现无故障连续工作91天,航行1884公里,创造了中国自主研制水下滑翔机海上连续作业时间最长、航行距离最远的新纪录……

  中国科学院沈阳自动化研究所研究员俞建成,便是这一个个挑战、一项项试验、一次次突破的见证者和组织者。他是“海翼”号深海滑翔机的总设计师,被誉为“中国深海滑翔机第一人”。他带领团队打破国际技术封锁,进入了一个在中国近乎空白的领域,并瞄准世界顶尖水平,引领我国水下滑翔机技术不断发展,最终使中国的水下滑翔机技术跻身国际前列。

  与水下滑翔机的不期而遇

  人们常说,兴趣是最好的老师,但真正能使兴趣开花结果的人却并不常有,俞建成就是其中一个。

  2003年,俞建成进入沈自所攻读博士学位。每周六上午,向导师张艾群汇报工作是他最重视、也是最期待的事情。

  除了汇报每周的研究进展,导师还会经常为他“开小灶”,向他介绍大量国外关于水下机器人的前沿信息。

  在一次交流中,张艾群给他看了一篇刊登在一本英文期刊上的论文,文章介绍的是美国一台水下滑翔机的最新研制成果。这种水下滑翔机可通过增大或缩小自身体积来改变浮力。摆脱了螺旋桨和发动机的滑翔机,可以依靠极少的能量安静地在水中滑翔,实现对各种海洋环境参数进行直接测量,如海水的温度、盐度、氧浓度等。更妙的是,其体内的电池组能供在水下24小时不间断搜集信息长达一个月之久。

  俞建成听得如痴如醉,离开导师办公室后仍然对这个奇妙的深海设备念念不忘。

  回到实验室,俞建成便一头扎进期刊文献里。他了解到,水下滑翔机的概念竟然早在1989年就被美国科学家提出来了。2000年,美国已经研制出了3种型号的水下滑翔机。

  “可是我到2003年才第一次听说水下滑翔机,当时美国已经完成水下滑翔机的试验性应用了。”俞建成说。

  就像刚触碰到新世界的那扇门,俞建成决定把它推开,走进这片新天地。

  于是,俞建成召集其他几名感兴趣的同学,共同加入到水下滑翔机的探索中。同年,他们成功申请到12万元的沈阳自动化所自主创新科研经费,水下滑翔机的研究正式起步。

  以梦为马  终造“海翼”

  理想令人憧憬,现实却举步维艰。

  虽说美国早在20世纪90年代就提出了水下滑翔机的概念,2001年前就完成了海上试验和试验性应用。但当时,中国几乎没有公开报道过有关水下滑翔机的研究动向,这是一个几近空白的领域。

  更糟糕的是,美国还在水下滑翔机的关键技术上,对中国实施了严格的禁运与封锁。

  “想要了解水下滑翔机的基本工作原理,我们只能从有限的公开文献中搜索。”俞建成皱了皱眉头说,匮乏的信息,加上沈自所在其他类型水下机器人方面的一些技术基础和经验,是他们开始研究水下滑翔机时的全部“家当”。

  幸运的是,沈自所在水下机器人方面坚实的技术积累和工程经验,为水下滑翔机研究工作奠定了良好的基础。

  “但是,水下滑翔机作为一种新型水下机器人,又有一些特殊的技术要求。比如,它对水动力外形优化要求很高,对控制系统功耗非常敏感,此外还要实现小型化和长续航能力。”俞建成介绍说,这些都是当时亟待解决的技术空白。

  既要实现体积小,又要保证长续航、跑得远。这看似是一对矛盾,正是俞建成及其团队在整个研发过程中需要不断破解的难题。而这个要求也在一次又一次地挑战他们的极限。

  俞建成说:“我们一方面要自行攻克适用于小空间的每个单元零件的小型化技术难题,另一方面还要尽可能降低设备系统的空间和功耗,通过多次海试提高部件的安全性和可靠性。”

  图纸上的勾画、研究室的岁月,凝结成一颗颗亮眼的星星,填补在我国深海滑翔机的空白幕布上。

  除了摸着石头过河的技术攻坚,科研人员还要接受海上惊涛骇浪的考验。在水下滑翔机的研制初期,为了节省费用,他们只能租用渔船等小型船只进行海试,这把平日里海上的颠簸放大了好几倍。

  俞建成回忆说:“我们必须一边克服严重的晕船反应,一边努力保持清醒的头脑,对水下滑翔机的每个技术状态进行确认,对每项系统参数进行核对。”

  对此,每个人都毫无怨言,一次突破就能化解之前的所有心酸。至今,俞建成还清楚记得,第一次水下滑翔机下潜1000米成功、第一次突破1000公里航程、第一次突破3个月连续航行时,每个人发自内心的欢呼和欣喜。

  “作为创造历史的亲历者,每次想起那些时刻,我都打心底感到自豪,之前的艰难和困窘瞬间烟消云散。”俞建成笑着说,这就是科研的魅力所在。

  也正因为这样的坚持,终于在2005年,我国第一台具有自主知识产权的水下滑翔机原理样机被成功研制出来,取名“海翼”号。

  “海翼”之梦  不息不止

  经过十几年的发展,如今,俞建成带领的“海翼”水下滑翔机研究团队已经从最初的3个人发展到20多人。

  经过十几年的努力,“海翼”团队已突破长航程、大深度、小型化水下滑翔机核心技术,打破技术封锁,自主研发出了浅海、深海等不同型号的“海翼”系列水下滑翔机40余台套。

  经过十几年的积累,2017年,“海翼”团队取得了一系列重大突破性进展。累计完成23台次海上试验与应用,安全回收率达100%,海上累计观测天数529天,海上观测距离12600多公里。特别是2017年3月,“海翼”号7000米级水下滑翔机在有“地球最深点”之称的马里亚纳海沟成功下潜至6329米,打破了由美国创造的水下滑翔机最大下潜深度6003米的世界纪录。

  初心不忘,奋斗不止。

  在俞建成心里,水下滑翔机是他始终追逐的梦想,这个梦,不会停。

  接下来,他将把研究重点放在水下滑翔机续航能力的提升上,同时积极推进水下滑翔机的规模化、集群化应用,使水下滑翔机技术从之前的技术攻关、单项指标突破的初级阶段,进入综合性能提升和产生应用效能的新发展阶段,真正为我国海洋科学研究与海洋强国建设服务。