曹 勇，曹永辉，黄桥高，屈毅林，潘 光

（1.西北工业大学 航海学院，陕西 西安 710072；2.西北工业大学宁波研究院 无人航行技术研究中心，浙江 宁波 315048）

1 扑翼式鱼类的生物学研究

1.1 生物原型分析

海洋覆盖着地球表面的71%，据不完全统计，海洋中的鱼类超过1.2万种。LINDSEY[1]根据不同推进部位将鱼类推进模式分为2大类：身体或尾鳍推进（Body and/or Caudal Fin propulsion，BCF）、中央鳍或对鳍推进（Media and/or Paired Fin propulsion，MPF）。根据已有的生物学信息可知：自然界中85%的鱼类以BCF模式游动。基于BCF模式游动具有快速性、高效性，同时，存在着稳定性不佳、低速时效率较低等缺点。基于MPF模式游动的鱼类由成对的胸鳍、背鳍、臀鳍的拍动或波动产生推力。近年来，基于MPF模式游动的鱼类以其优异的机动性和稳定性逐渐受到科研工作者的关注。

蝠鲼，又被称为魔鬼鱼，是一种典型的基于MPF模式游动的鱼类，属于脊索动物门、软骨鱼纲、燕魟目、蝠鲼科、蝠鲼属；其头侧有一对向前突出的由胸鳍分化的头鳍，胸鳍呈翼状，尾细且具尾刺。蝠鲼的身体部分扁平，呈菱形，具有一对尺寸较大而且运动较为灵活的近三角形的胸鳍[2]。蝠鲼在运动过程中，胸鳍基部变形较小，而胸鳍远端因为不受身体的约束，会产生较大的变形，这种柔性变形是其推力产生的主要来源。蝠鲼的运动效率较大程度上依赖于胸鳍的柔性变形[3]。蝠鲼在游动时，仅需拍动胸鳍即可实现矢量推进的效果，蝠鲼拥有如此高超的巡游能力离不开其独特的运动系统[4-11]。蝠鲼除了具有高效的巡游能力之外，还具有较高的机动性，其具体表现为：低速巡游过程中的快速转弯、高速巡游过程中的悬停以及悬停过程中的原地翻转等[12]。……