中文摘要：

蝠鲼（Manta）素称"魔鬼鱼"，行动诡秘，能游能飞，在外形上与B－2隐身战机极为相似。美国海军水下战备中心网站（NUWC）1997年年报称正在论证名为Manta的遥控无人水下平台（UUV），采用鳍身融合的三角形隐身外形结构，与蝠鲼极为相似，2000年其缩比概念模型已经过若干次潜艇水下释放航行试验。本项目的研究内容就是采用仿生手段，研究蝠鲼的泳动行为，从仿生机构、几何外形、生物材料、推进方式、泳动行为等方面，探就蝠鲼泳动行为的隐身特性和原理，包括横向大伸长扁平宽大胸鳍的自适应扇动机构及其动力学特征与高效安静推进原理、鳍身融合扁平菱形状低流噪声外形的水动力学原理及其水声散射特性、高机动低噪声的泳动原理及其与之相适应的生物材料特性。本项目的研究结论对解决潜艇在战术对抗中对安静推进、安静外形、安静机动的迫切需要具有重要意义，对帮助人类实现梦想的空中、水面、水下一机三栖飞行具有重要作用。

结论摘要：

依托本项目的研究计划，从仿生机构、几何外形、生物材料、推进方式、泳动行为等方面去探就蝠鲼泳动行为的隐身特性和原理。本研究通过对仿生对象――纳氏鹞鲼和牛鼻鲼外形的实际测量，建立了蝠鲼结构外形的三维数字模型，并利用有限元网格化三维数字模型；从鳍的形状、弦向波幅、展向波幅和推进波波长等方面探讨了它们对运动波形的影响，以此简化了运动学方程；而利用这个运动边界条件，对有限元模型进行运动仿真，得出与Heine于1992年实测的运动特征相似的结论；并通过引入任意拉格朗日欧拉耦合法（ALE），对有限元模型进行动力学求解。由于各部分肌肉（致动器）的动作能形成蝠鲼的不同运动，本研究还考察了致动器的分布方式和作用方式对蝠鲼水下机动动作的影响，仿真结果与实验观测相符。最后，通过研究牛鼻鲼的形态结构特点，对牛鼻鲼进行形态仿生和功能仿生，研制出"蝠鲼-Ⅰ"号机器鱼，实验结果达到了0.13m/s的前进速度；在水箱（长×宽×高为400cm×180cm×150cm）实验中，观测并分析了机器鱼的拍鳍频率、鳍条摆动最大幅值和相邻鳍条相位差对机器鱼的推进和机动性能的影响规律。