參賽學校：大學參賽組別：高教主賽道研究生創意組所獲獎項：中國國際大學生創新大賽（2024）總冠軍項目負責人：哪吒——全球首個“海空一體”跨域航行器平臺項目背景與概述PART0101項目起源2016年2016年，曾錚副研究員加入連璉教授領航的海洋技術團隊。2013年上海交通大學海洋學院自2013年學院前身海洋研究院成立起，就一直致力于海洋科學與技術交叉融合發展。在一次和研究海洋與大氣的學者交流時，團隊敏銳地捕捉到臺風和颶風研究領域對水上500米、水下50米的氣象和水文數據的迫切需求，而當時國際上尚無專門收集這類數據的設備。于是，團隊開始展開研究，致力打造一種可以穿越航行于空中、水面和水下的高機動性跨介質運載平臺。02項目命名“我們之所以將這種新概念的海空兩棲航行器命名為‘哪吒’，是國產電影《哪吒》中有句話讓我們深深共鳴，人們眼中的成見是一座大山，我們要勇于打破這種是非成見。”“在人們的傳統印象中，空氣和水是兩種截然不同的介質，航行器是不可能同時飛行的。哪吒就是要打破這種成見，實現在空氣和水里的自由穿越。”曾錚說：“哪吒”海空跨域無人航行器是一種能夠在空中、水面和水下連續穿越航行的新型高機動運載平臺，可被海上移動平臺攜載，實施無依托飛行式布放與回收，靈活搭載各類探測傳感器及通信模塊，具有空中飛行控制、定位，指定海域水面降落，自主下潛上浮，水下潛航和飛行返航等功能。03項目功能項目展望項目挑戰與突破PART0201項目難點如何讓飛、潛的需求在一個平臺上和諧共存？如何確保航行器在水空兩種介質中都能高效穩定地航行？飛行器的特點需要“輕”，海洋中的潛水器則需要“穩”。02探索和創新從2016年開始，團隊經過八年的探索和創新，重點突破應用于跨域航行器功能融合多目標設計優化的方法，開展了“總體結構—水動—氣動”協同設計、多旋翼飛行與潛航推進系統融合、小型輕量化浮力調節、出入水感知和跨介質穩定控制等關鍵技術攻關。哪吒系列的研發歷程PART0301研發歷程02“哪吒”1型其后，迭代研發出“哪吒”2型、3型、4型，以及“哪吒”海箭、“哪吒F”等一系列子型號。2017年，承載著團隊最初夢想的“哪吒”1型誕生，實現了水上500米，水下50米的探索能力。03哪吒III尾座滑翔式垂起固定翼式2020年，成功研制“哪吒III”海空跨域航行器，首次將水下滑翔機與無人機進行了功能融合設計，創新性地實現垂直起降與懸停、水平飛行與水下滑翔多模式海空兩域航行，具備50米級水下航行、5kg負載能力以及良好的空中運動與跨介質能力，是當時國內外公開發布的跨域航行器成果中下潛深度最大、負載能力最強、水下運動范圍最廣的一款海空跨域航行器。04哪吒IV2022年研制成功“哪吒IV”，首次將自治式水下航行器與無人機進行了功能融合設計，實現“垂直起降+飛行+水下自治航行”，擁有更強的機動性能。已完成全球首例公開報道的真實海洋環境下自主飛行與水下潛航，及海空跨域航行全流程試驗，實現3級海況下反復海空穿越，并在海試中率先突破了百米潛深，引領跨域航行器進入百米級時代。哪吒IV進行試驗04哪吒F2022年研制成功“哪吒IV”，首次將自治式水下航行器與無人機進行了功能融合設計，實現“垂直起降+飛行+水下自治航行”，擁有更強的機動性能。已完成全球首例公開報道的真實海洋環境下自主飛行與水下潛航，及海空跨域航行全流程試驗，實現3級海況下反復海空穿越，并在海試中率先突破了百米潛深，引領跨域航行器進入百米級時代。核心技術PART0401關鍵核心技術承壓耐蝕高速電機小型輕量化浮力調節系統海空跨介質航行的非線性穩定控制器02首創“沖浪算法”其靈感來源于沖浪者不斷調整槳板朝向、等待浪涌瞬間的一躍而起。經過三年攻關后，該團隊成功將這一想法轉化為實際算法。這一算法巧妙地解決了在真實海洋環境中風浪流干擾下航行器穩定跨域出水的難題。項目成果與榮譽PART0501獲中國國際大學生創新大賽（2024）總冠軍02其他獎項2022年度中國十大海洋科技進展2