美国研究人员正在探索水-空两用无人机翼型

　　一只鸟从海中跃出，或一只蝠鲼冲向天空，水与空的转换看起来毫不费力。但对于无人机而言，这却是最难复制的动作之一。

　　如今，美国中佛罗里达大学（UCF）的研究人员正在研究机翼形状和运动如何影响这一瞬间的转换——这项研究有望改进未来的两栖无人机。

　　中佛罗里达大学航空航天工程副教授萨米克·巴塔查里亚和航空航天工程硕士研究生多米尼克·波利多罗正在研究机翼离开水面进入空气时相互作用的物理力，这一过程被称为“出水”。他们的目标是开发数学模型，以改进军用两栖装备所使用的技术。

　　今年1月，两人在2026年美国航空航天学会科技论坛上发表了他们早期的研究成果。这项研究还有望拓展两栖无人机在民用领域的应用，例如，沿海地区的搜救任务、海洋监测和灾害响应。

　　巴塔查里亚表示：“这项技术可以实现水陆空无缝作业，无须单独的飞行器。十年后，两栖无人机将能够在复杂环境中进行可靠稳定的俯冲和出水，并拥有更高的有效载荷能力和自主控制能力，远远超越目前不可靠的过渡方式。”

　　尽管研究人员已对无人机如何入水进行了广泛的研究，但对于它们如何出水却知之甚少。此前的研究表明，当机翼离开水面时，其产生的升力会先增大，然后突然反转方向，最终稳定下来。这种现象发生的原因尚不清楚，但答案对于无人机的性能至关重要。

　　巴塔查里亚解释说：“一般来说，无人机出水时，升力会先出现过冲，然后急剧下降。升力的这种快速变化会造成不稳定，导致失控。理解这种转变不仅能增进我们对自然界生物的了解，还能帮助我们设计出能够利用或缓解升力增减的无人机。”

　　由于表面形变、波浪和涡旋脱落同时发生，且时间尺度极短，彼此影响强烈，因此很难将它们的影

　　响区分开来。在中佛罗里达大学机械与航空航天工程系的实验流体力学实验室里，巴塔查里亚和波利多罗利用水箱和3D打印的机翼，研究出水过程中表面变形、波浪和涡旋脱落的相互作用。他们的目标是更好地理解驱动这种转变的物理力。