「前沿技术」仿章鱼的喷水推进模型

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美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员仿照章鱼运动方式，提出了一种新型喷水推进模型，能通过身体的周期性收缩或膨胀产生推力。

图1 章鱼收缩和膨胀示意图

鱿鱼、章鱼等头足类动物通过脉冲喷气实现间歇式游泳。受这种运动方式启发，研究人员提出了喷气式的水下机器人模型，包括1个压力室、8个弹簧和1个喷嘴。其中，弹簧为纵向均匀分布，喷嘴处弹簧的刚度为其他位置的10倍。弹簧驱动压力室收缩或膨胀，经喷嘴形成射流，产生正向推力。模型为每个弹簧赋予了Li和Ld两个特征长度，分别对应身体的放气和充气状态。开始放气时，弹簧初始特征长度为Li，当弹簧剩余应变量小于最大值的2%时，弹簧特征长度切换至Ld，并开始充气。模拟结果发现，脉冲喷气频率由弹簧刚度决定，推进效率在喷嘴产生的涡流开始控制尾迹时达到峰值；由于尾流中的对称破缺不稳定性，这种推进系统的稳定运行只能维持几个周期。

这项研究为研发仿章鱼推进系统提供了参考，这种仿生、隐蔽推进方式可用于情报监视侦察任务，未来还需提高系统的稳定性。

（蓝海星）

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