卡佐（也是能潜水的飞机）

在水里，它可以是潜艇。在空中，它又是飞机。这款上天入海的无人机，尽管开发者强调民用，外媒还是关注其非民用用途。这是一款“跨介质飞行器”，如果功能提升，可以像飞鱼一样在水中游弋，躲避雷达或者舰艇防御系统，又能出其不意，快速升空。

近日，西安电子科技大学的研究团队成功实验了一款跨介质飞行器，可以畅游空中和水下，虽然不是世界上第一架“跨介质无人机”，但是一款改进了水下机动性的无人机。

其可以在水下多角度贴合池壁、船舶等，采用旋翼后，可以直接垂直起降，开创了跨介质潜水飞机的新方向。作为原型机虽然看起来并不能发现特别之处，但是要实现跨介质垂直起降首先要解决的就是介质变换问题。

水的密度比空气大800倍，粘连性更强。西方研制类似无人机则是通过低速旋转、超材料叶片实现的，否则有瞬间折断的风险。但是中国的无人机使用了2套叶片系统，其中一种设计在水中每分钟旋转3600次，可以产生强大的推力。

水下通信一直是难题，得益于我国深潜通信技术的发展，载人深潜装备已经完成马里亚纳海沟万米海深的潜水和通信验证，技术预期十分可观。这里就不多涉及。一起来看看跨介质无人机到底有何神奇，各国发展如何，未来将会怎样？

跨介质飞行器的发展历程

跨介质飞行器指的是可以跨越空中、水下的新型飞行器，当然跨越真空、空气也算其中一类。由于可以实现“会飞的潜艇”或者“能潜水的飞机”，其功能更加完美。一方面具有飞机的速度和机动性，另一方面可以有潜艇的隐蔽和防御性，可以获取空中、水面、水下信息。

可以针对恶劣环境自由切换模式，从而保护自己。在军事上可以作为“天降奇兵”的突防利器，也可以作为辅助性武器，和母舰配合提高潜艇、舰船的综合战斗力。

早在上个世纪20-30年代，就有人提出飞行潜艇的设想，但是限于技术，并没有实质性进展。而真正将这一技术实现的是苏联。

苏联提出飞行潜艇（LPL）方案

苏联在二战之前就提出了这一计划，1934年 鲍里斯乌沙可设计出了草图，相关科研小组也建立起来，1937年这一课题进入苏联的军事委员会，经历修改、完善，终于在1938年1月，完成项目设计，即LPL项目。

LPL采用双动力方式：配备3台1200马力发动机，能以200km时速飞行，最大飞行高度2500m；潜入水下时采用电力驱动，电机功率10马力，航速为2-3kn，活动距离9-10km。

该方案制定了详细的战术指标，但是由于技术条件限制，工程化难度非常大，对于亟需投入使用的苏联来说是等不急的，最终项目搁置。

美国大型潜水飞机方案

20世纪70年代，美国为了将战略性武器分散部署，以提高生存能力，提出大型潜水飞机方案，甚至准了潜水发射导弹任务。

其构型与大型水上飞机相似，机腹下有可收放的水翼，以缩短起飞距离，可携带2枚“北极星”A-3潜射战略导弹。由于主要用作发射平台，该方案并不强调水下航行能力，在水下只有有限的机动能力。

在动力系统方面，飞行时采用普通的涡扇发动机，起飞质量180t；潜航时使用斯特林发动机，可在水下停留5天。虽然也给出了战术指标，但是在水下动力系统上仍不成熟，不能实现预期的水下待机和潜航。通俗地说在材料上，当时飞机追求的是轻薄的铝合金，而潜水需要抗压能力好的厚重的钛合金。动力上也还没有好的解决方案。

受美国调整整体核战略的影响，该项目完成概念设计后便被搁置，并未进入研制阶段。但是业界还是看到了这种跨介质飞行器的前景。

随着无人机技术、通信技术的发展，美国提出了跨介质与小型无人机结合的潜射无人机，这样的无人机通常没有水下航行能力，由潜艇发射至水面附近，通过助推装置升空后依靠空中动力执行侦察或打击任务。

20世纪90年代，“海上搜索者”研制成功，是世界首个潜射无人机；2003年，洛克希德-马丁公司推出“鸬鹚”潜射无人机，采用油耗较低的涡扇发动机；2004年，美国海军研究实验室（NRL）开始研发基于燃料电池驱动的XFC潜射无人机）。

但是，这些前期的跨介质飞行器，要么是载人飞行器可以潜入水中近距离机动，要么是采用潜射模式发射，然后实现水底升空模式，它们的动力方案基本是分开独立的空中动力与水下动力的简单组合，一体化的跨介质动力方案仍属空白，也就是说前期并未能真正实现跨介质一体化方案。

法国“埃利乌斯”潜水飞机以及美国“弹簧刀”微型无人机

2005年，法国波尔多航空技术公司在巴黎航展上提出了一种既可空中飞翔，也可浮在水面甚至潜入水下的无人机。

2007年，这款名叫“埃利乌斯”的无人机在吉伦特省卡佐飞行测试中心试飞，2009年定型，但是未见报道和照片。

据传，“埃利乌斯”可以实现水面起降，潜水时候机翼折叠。机长2米，翼展4米，重量为75公斤，依靠远程操控。

动力方面配备2台发动机，1台航空煤油发动机和1台水下电动涡轮机。续航能力为空中360km,水下40km，最大升空高度5km，潜深300米。

相比前期跨介质飞行器，“埃利乌斯”设计方案十分详细，将锂离子电池引入水下动力，背后是锂电池能量密度的不断提升。材料采用的复合材料，较好的解决了飞行与潜水需求不同的问题，航程也比较理想。

2009年美国开放完成一次性跨介质无人机，命名为“弹簧刀”，2011年公布于众，飞机本体部分仅仅只有1公斤，搭载完整系统也只有5.5公斤。当然还属于潜射无人机。

但是由于其高度的隐蔽和机动能力，改进后的2.0系统更是具有夜视能力，其全电力续航可达0.5小时。

这个飞行器的意义就是随着动力能量的提升，跨介质飞行器在技术上日渐成熟，很多国家也陆续开发了仿生跨介质飞行器，模仿海豚、飞鱼等等海洋生物，在外观上具有很大的隐蔽性，必要时候可以起飞执行任务。

2016年，英国帝国理工学院设计了一款仿鲣鸟两栖飞行器，采用仿飞乌贼喷射式起飞、仿鲣鸟溅落式入水，成功实现了从水下到空中、从空中到水下的转换。跨介质飞行器进入到了无人机时代，各国的也都转向水下动力、新材料、智能化放宽。

跨介质水下动力需求

一方面作为空中飞行需要的动力十分强劲，涡喷和涡扇发动机方案较为良好，水下采用燃料电池或者化学电池比较理想。

但是，要想实现动力一体化，全天候飞行和潜水，就需要更加强大的能力密度。随着电池工业的发展，这个设想成为可能。

2021年，美国北卡罗来纳州立大学成功演示验证一款“鹰鳐”固定翼跨介质飞行器。这种飞行器长1.4米，翼展1.5米，可实现空中、水面、水下反复转换机动。

搭载相应功能载荷后，可遂行跨域机动作战任务。这意味着，融合空中飞行、水面游弋、水下巡航能力于一体的跨介质飞行器技术有了新的进展。

跨介质飞行器之所以成为各国竞相发展的对象，是因其可在水和空气两种介质中自主地连续航行，并能顺利实现介质间的过渡转换，融合无人飞行器的快速部署能力、无人水面舰艇的高速游弋能力和无人潜航器的高隐蔽性等优势，具有跨介质机动转换、水空两栖隐身和自主化作战等性能。

我国跨介质飞行器发展

我国也早已加入该类型无人机的研发工作中，成立了专门的研发机构，各大航空院校也开设专门课题。事关安全，不一一赘述。

前文所说中国高校研发的无人机成功试飞：在90秒的试飞中，这架1.5公斤重的中国无人机在7次潜水和浮出水面后仍然完好无损。

研究人员表示：还有改进的空间，续航可拓展到20分钟，重量可以控制在500克。

区别于两栖飞行器和潜射洲际弹道导弹和空投鱼雷，虽然后者已经可以通过不同的媒介，但它们只能进出水一次。由于跨介质飞行涉及许多不确定性，因此科学家们还没有找到在空气和水中都能完美运行的物理模型。

以我国为例，根据公开的信息，目前中国正在研发跨介质无人机，将由潜艇在水面数百米以下投放，用于空中监视、通信或攻击。中国军事科学家也在研发一些高速、远程导弹，可以像飞鱼一样在水中跳跃，以躲避军舰或航空母舰的防御系统。虽然这类武器的正式部署还没有公开报道，但一些军事专家认为，它们将对现有的海军战术和战略产生重大影响。

随着我国电池工业的不断发展，全电力推进跨介质飞行器有望全新突破。当然，离不开莘莘学子以及科研人员的辛勤努力。

有些UFO或是跨介质飞行器

今年早些时候，美国海军证实了一些罕见的UFO镜头。尽管公众认为外星飞船的可能性很大，但美国军方强调，这些不明物体可能是人造的。在一段视频中，一个椭圆形物体在一艘美国军舰附近盘旋了一段时间，然后落水溅起水花。

随着跨介质自主传感与控制、多流体环境高能量密度燃料、跨介质通信等技术的突破，跨介质飞行器的自主作战能力将会越来越强。未来高度自主的跨介质飞行器，可用作突破敌方防线的利器。

还可作为侦察和战斗武器进行巡逻警戒、搜索反潜、近海探雷等作业。尤其是成群运用后，将具备强大的分布式杀伤和饱和攻击能力，让对手防不胜防，成为现代海上作战体系中新的战斗力增量。

西安西北工业大学跨媒体飞行动力学实验室副教授袁绪龙表示，美国视频中溅落的UFO有可能是一架跨介质无人机。

总结：

目前跨介质飞行器还需要继续突破动力系统方面限制，当然尤为重要的还有飞行器在进入水中那一刹那的湍流空洞。因此无人机必须要能灵活地游行和飞行，在动力系统、抗击冲击波、以及功能实现上还有很多工作要做。

中国一直比较重视无人机的农业、气象、救援等用途，如果跨介质无人机成功投入使用将在森林防火（可直接潜水取水）、海滩救援、海洋水环境监测等取得良好效益。