想象这样一个场景：在离岸几十公里外的茫茫大海上，一座海上风电机组需要紧急巡检。一架无人机从一艘小型无人艇上平稳起飞，完成检测后自动返航、精准降落，整个过程无需人工干预。

近日，宁波大学海运学院轮机工程系主任刘伊凡师生团队推出“无人艇机协同”方案——以无人艇为基地，为无人机提供能源补给、通讯支持，以及最重要的风浪庇护。

上述场景，或许不久后便可实现。

如今，低空经济正热，无人机应用遍地开花。但为什么要让无人机和无人艇“组队”？

原因很简单：在海上，无人机却有些“水土不服”。

研发过程中的一种双浮筒式无人船。受访者供图

“无人机在海上的应用，受限于续航范围，也受限于复杂环境。它自己没有停靠的地方，一旦执行任务中遇到问题，就必须立刻返航。”刘伊凡解释说。

目前，海上风电场的巡检主要靠“人工+无人机辅助”——几十米长的大型保障船载着人员和设备出海，再由巡检人员在甲板上放飞无人机。

这种方式成本高昂：船的租赁费、燃油费，再加上人员的劳务和保险。“如果运用‘无人艇机协同’方案，至少有50%的成本可以省下来”。

正是看到这一痛点，宁波大学团队开始了长达4到5年的技术攻关，将无人艇变成无人机的“海上移动母港”。

“这艘无人艇长7米、重3吨，采用全电力推进形式，你可以把它理解成微型航空母舰。”刘伊凡打了个比方说，有了这套系统，无人机的作业半径被大幅拓展。

目前，团队的目标是覆盖离岸50公里以外的深远海风电场范围，根据浙江省的规划，未来海上风电将布局在离岸80到150公里。“这么远的距离，无人机靠自己飞不到，靠大船运过去又太贵。我们的方案正好填补了这个空白”。

研发过程中的一种双浮筒式无人船。受访者供图

在研发过程中，这套方案最大的技术难点在于“艇机协同”——无人机在天上飞，遵循空气动力学；无人艇在水上漂，遵循水动力学。要让无人机精准降落在摇晃的船体上，难度可想而知。

“平静海况下还好说，但一旦达三级以上海况，船体在大风大浪中容易剧烈晃动，对接就成了巨大挑战。”刘伊凡表示。

为解决这个问题，团队从三个方向同时发力：

第一，优化船体设计，把抗横摇和抗纵摇作为首要指标，从源头减少晃动；

第二，增加“运动补偿平台”，进一步抵消船体摇晃，保证无人机起降平台的晃动幅度在5度以内；

第三，改进算法，让船舶在对接时保持低速定向航行，为无人机提供一个相对稳定的“移动平台”。

据了解，这套装备目前已在内河、内湖和沿海环境下完成基本功能测试。团队刚刚获批浙江省海洋经济发展厅相关项目，下一步的目标是将其适应能力从沿海的一二级海况突破到四五级海况，真正实现深远海应用。

在刘伊凡看来，这套技术在海洋的应用场景远不止于风电检测。

海上油气平台、海洋牧场、跨海大桥……随着海洋工程设施向深远海延伸，维护保养的需求正在爆发式增长，“国家也在鼓励建设运维船和深水港口，这些都可以成为低空经济的应用平台”。

“现在的问题不是没有需求，而是没有合适的工具。”刘伊凡表示，“我们的目标就是把这个工具造出来，让无人机真正在海上飞起来。”

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