高 伟，谷海涛，冯萌萌，孙 原，赵志超

（1.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁 沈阳 110016；2. 中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳 110169；3. 中国科学院大学，北京100049）

随着科学技术的发展，水下机器人已成为海洋探测和开发的重要工具之一，可执行海洋特征观测、海底地貌调查、水下作业等任务，活跃在海洋科学和海洋工程等各领域。在水下机器人设计中，其操纵性是总体性能评价的一项重要指标，与艇体和舵翼的设计息息相关[1]。舵翼产生的水动力会在很大程度上影响水下机器人的航行状态，并且在舵机功率一定的条件下，舵翼铰链力矩越小，水下机器人对控制指令的响应越快[2]。因此，水下机器人舵翼设计需要重点考虑其水动力性能和铰链力矩以满足操纵性要求[3]，涉及的主要关键问题有舵翼面积的计算、平面形状和剖面翼型的选择以及舵轴位置的确定。

目前，国内外对舵翼水动力性能和铰链力矩的研究主要采用数值计算方法及水池拖曳试验方法。王利东等[4]采用CFD方法分析了低雷诺数下梯形翼的水动力特性及其周围流场的特征。武建国等[5]对小型自主水下航行器的尾舵翼型和铰链力矩进行了分析，并找到了最小铰链力矩对应的舵轴位置。赵宝强[6]利用Javafoil程序得到水下滑翔机水平固定翼升阻比和翼型参数之间的特征关系。宫宇龙等[7]为获取优化的实验尺度水下滑翔机水平舵翼外形，分析了平板舵翼各参数间的关系。……