2. AUV总体布局与外形结构图解
AUV的总体布局决定了它在水下的“体态”和“骨架”。同一套任务载荷，装在不同外形、不同壳体划分的平台里，航行阻力、稳定性、装载能力和布放方式都会明显不同。本节围绕三个核心问题展开：常见外形如何选、耐压壳体与非耐压壳体如何分工、重心与浮心的相对位置如何影响姿态稳定，最后给出识读总体布置图的方法。
一、三种典型外形及其适用场景
鱼雷形（回转体细长形）是最常见的AUV外形，主体为旋成体，头部圆钝或椭球、中段圆柱、尾部收缩并装推进器与尾舵。它的湿表面积小、阻力低，适合长航程、中高速巡航，如测深、侧扫、前视声呐探测等任务。缺点是横向尺寸受限，大直径载荷（如大口径多波束换能器阵、大容量电池组）布置困难，且低速时舵效下降，需要靠推进器维持姿态。
滑翔形通常为细长机身配大展弦比机翼与尾翼，依靠净浮力变化和姿态角产生升力，实现锯齿状滑翔。它没有连续工作的主推器，能耗极低，适合长时序、大范围的水文剖面观测。代价是航速低（典型约0.5～1 kn量级）、抗流能力弱、机动性差，且机翼在布放回收时易受损。
扁平形（扁平体/翼身融合形）横向宽、垂向薄，常带翼型剖面或双体结构。它的优势是垂向投影面积大、横滚稳定性好、便于在底部近距作业时保持姿态，也便于布置大面积侧扫阵或光伏/天线面。缺点是湿表面积大、阻力偏高，结构重量效率不如回转体，深潜时扁平壳体的耐压设计也更复杂。
二、耐压壳体与非耐压壳体的功能划分
耐压壳体是承受外部静水压力的主承力结构，通常为圆柱加两端半球封头，材料多为铝合金、钛合金或碳纤维复合材料。它内部布置对压力敏感、需要干燥环境的设备：电池组、控制计算机、惯导与深度传感器、通信模块等。耐压壳体的设计压力按最大工作深度乘以安全系数确定，例如工作深度300 m时，设计压力常取3～4.5 MPa量级（示例假设），壳体壁厚、封头形式和开孔加强都要据此校核。
非耐压壳体（整流罩、轻外壳）不承担外压，只提供水动力外形、导流和局部防护。它内部或表面安装可承受环境压力的部件：推进电机与推进器、舵机、声呐换能器、避碰声呐、摄像头、照明灯、天线、抛载机构等。非耐压舱进水是正常状态，因此这些部件的接口必须做水密处理，电缆穿舱处使用水密接插件或穿舱件。
两者的连接关系值得注意：耐压壳体通过鞍座、卡箍或支架固定在非耐压壳体内，载荷传递路径应避免使耐压壳体承受额外弯矩；穿舱电缆要在耐压壳体端做密封，在非耐压端留出应力释放弯。总体布置图上，耐压壳体一般用粗实线或剖面线表示，非耐压壳体用细实线表示，这是识图的第一条线索。
三、重心与浮心布置对稳定性的影响
先约定方向：本文以垂向向上为正，重心记为 G，浮心记为 B，两者都在纵中剖面内。AUV在水中的姿态稳定性取决于恢复力矩，而恢复力矩的方向由 G 与 B 的垂向相对位置决定。当 G 位于 B 之下时，平台受扰动倾斜后，浮力与重力形成的力偶会把平台推回正位，这是稳定的；当 G 位于 B 之上时，力偶方向与倾斜方向一致，会加剧倾斜，必须依靠翼面升力、推进器矢量或主动控制来补偿。
工程上常用稳心高 GM 来量化：GM = BM − BG，其中 BM 为浮心到稳心的距离，与水面线惯性矩和排水体积有关，BG 为浮心到重心的垂向距离。GM 大于零表示稳定，数值越大恢复越快，但横摇周期变短、乘坐品质和传感器姿态平稳性可能变差；GM 过小则恢复缓慢，遇到流扰容易持续摆动。对鱼雷形AUV，常见做法是把电池组布置在耐压舱下部、把密度较小的设备布置在上部，使 G 下移；对滑翔形，则通过内部可移动质量块（俯仰/横滚调节机构）主动改变 G 的位置来控制俯仰角。
一个可操作的示例：某鱼雷形AUV排水体积约0.12 m³，耐压舱内电池重约60 kg、控制与传感器约15 kg，非耐压部分推进与舵机约12 kg。若把电池从舱体中心下移80 mm，整机重心约下移 (60×80)/(60+15+12) ≈ 55 mm（示例假设，忽略壳体自身质量分布）。这55 mm直接改变 BG，从而改变 GM，是布置阶段最有效的稳定性调节手段之一。实际设计时还要做倾斜试验：将平台置于静水中，施加已知横倾力矩，测量横倾角，反算 GM 并与设计值比对。
四、识读总体布置图的方法
拿到一张AUV总体布置图，建议按以下顺序读：先看三视图与主尺度，确认总长、直径/宽度、型深；再用线型区分耐压壳体（粗实线、剖面线）与非耐压壳体（细实线外形），找出穿舱件位置和密封形式；接着定位重心 G、浮心 B 的标记与坐标表，核对垂向关系是否满足稳定要求；然后沿纵向梳理设备布置，检查电池、推进、载荷之间的质量分布是否与 G 的位置一致；最后核对接口：布放回收吊点、水密接插件、抛载机构、天线露出高度是否与任务剖面匹配。
读图时容易忽略的两点：一是非耐压舱进水后，其内部设备的实际重量应按湿重或附加质量考虑，不能只用干重估算 G；二是外挂载荷（如侧扫拖体、采样篮）会同时改变排水体积和重心，加装后必须重新核算 GM。把这两点纳入读图习惯，总体布置图才真正成为可指导装配、配重和试验的依据。