科创中国

可搭载航磁全轴梯度探测设备的水面地效飞行器，具备优秀的隐身特性，可实现对水下磁性目标体（潜艇等）的高精度探测。设计一款地效飞行器（有人或无人），具备水上起降能力，也可以类似船只在水面航行，通过地效作用产生一定的升力，实现贴水面（0.5-2 米高度）稳定飞行作业，通过特殊设计，具备搭载航磁全轴梯度探测仪器能力。对飞行器的尾翼进行创新设计，在水平尾翼上加装4 个磁力仪，尾翼两端伸出2 个探杆（用碳纤维和玻纤复合材料制成），长度大概2m，端部分别有两个磁力仪，外壳整流罩设计，降低风阻；在尾翼中部向上伸出一个探杆，长度大概1.5m，端部一个磁力仪；尾翼中部向后伸出一个探杆，长度大概2m，端部一个磁力仪，这样一共4 个磁力仪组成一套全轴磁场梯度探测系统，可以实现对地球磁场三维梯度的探测，即垂直方向、水平方向(垂直于航迹方向) 和纵向方向(沿航迹方向)。航磁全轴梯度探测系统可以有效消除日变对地磁的影响、削弱飞机磁场噪音和提高磁性体探测效率。相比于总场异常，水平梯度异常在圈定磁性体边界方面更具优势，对于独立磁性体，垂向梯度的峰值精确对应异常体的中心位置；相比于总场

（1）一款在水面作业的地效飞行器，可以有人驾驶， 也可以做成无人系统； （2）将航磁全轴梯度探测系统集成到飞行器的水平尾 翼上，航磁全轴梯度探测对水下隐伏的磁性目标体有很 好的识别能力； （3）通过多机阵列飞行作业，可以在短时间内有效发 现水下磁性目标体的完整磁异常。

未来应用场景：

（1）军事上，可以实现对潜艇等水下隐伏磁性军事目

标体的快速、精准探测；

（2）具备对沉船、失事飞机的搜寻能力，并锁定沉没

位置；

（3）海洋地磁梯度数据获取，地磁梯度填图；

（4）海洋矿产资源勘查。

团队成员主要是吉林大学的老师和学生，项目负责人来自地球探测科学与技术学院，属于黄大年的移动探测团队，负责无人系统和航磁探测技术研发，主持过多项国家级、省部级无人系统和地球物理探测的项目；其他参加人员主要来自机械与航空航天工程学院、材料学院、仪电学院、电子学院，主要负责飞行器结构设计、航磁数据处理、电磁兼容优化等；还有来自吉林动画学院航空学院的教师，曾经是空军航空大学的教师，负责飞行器设计和仿真分析。

技术可行性：地效飞行器和航磁探测技术目前都不是新鲜事物，拥有一定的技术积累，在系统设计和应用上都是经过验证的，具有一定技术成熟性，同时也有一些技术难点和痛点需要攻关，将它们有机集成在一起，根据具体目标进行优化，技术上有可行性。

多机集群探测能力的可行性分析：首先建立潜艇的磁场模型，以磁偶极子模拟潜艇磁场，潜艇中心位置位于（0m,0m,50m）,磁矩9×104Am2（刘辉,钟炀,吴桐等.基于面磁矩分布的潜艇磁场计算[J].舰船科学技术,2023,45(06):28-32.），磁倾角60°，磁偏角-10°。采用多机阵列探测方式，得出不同探测方式的磁异常探测效果，仿真结果如下：

经过多个国家项目经费支持，吉林大学团队搭建了无人机系统研发实验室，配置了多台高性能计算机工作站，便于无人机结构设计、数学建模和仿真；购置了机械加工设备，电气设备测试仪器仪表，便于无人机电气系统的自主测试与维修；配置了无人机地面测控运输车，可以实现无人机远程测控和飞机运输。这些硬件为地效无人飞行器日常维修维护、野外远程测控提供了硬件支撑。吉林大学拥有净月潭、兴城和珠海三个试验基地，其中净月潭基地可用于地效无人飞行器工程样机性能测试，珠海基地提供面向海域的现场测试、调试和研发环境。