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跨介质航行器是一种可自由穿越水气介质的新概念两栖航行器,具有重要的军事应用前景。跨介质航行器的研制需要突破的空飞、入水、潜行、出水四个运行模式所涉及的关键技术环环相扣,每个环节均极具挑战性。其中,跨介质航行器表面上的雨荷载、粘附水会引发飞行失稳和出水困难等一系列问题,开展界面动态润湿控制机理及其表面防浸润技术研究,具有重要的学术意义和工程应用价值。自然界中的生物历经亿万年进化,给予人类无数设计灵感。受翠鸟对其体表润湿的精妙控制能力的启发,本文通过理论推导、试验分析、格子玻尔兹曼法（Lattice Boltzmann Method,LBM）数值模拟方法,总结归纳仿生被动、主动润湿控制策略,阐释仿生界面动态润湿控制规律,研究了跨介质航行器表面仿生防浸润性能,揭示其防浸润机理。具体展开了以下研究工作:（1）翠鸟体表润湿性表征与弹性界面被动去润湿定性分析。通过高速摄像机、静态接触角测量仪、扫描电镜表征了翠鸟体表静态润湿性与典型部位羽毛微观结构,翠鸟体表各部位疏水性与羽毛微观结构均不同,其整体呈疏水状态,鸟羽的各向异性与疏水性显著。以单液滴冲击翠鸟弹性翅羽试验表明,羽毛弹性势能可加速液滴反弹,具有被动去润湿特性。（2）液滴冲击“粘性”超疏水表面的动态润湿行为定量分析。基于石蜡-铜网、锌箔-CuSO4·H2O-CH3（CH2）16COOH、新鲜玫瑰花瓣制备了多种“粘性”超疏水表面,运用试验对比与LBM数值模拟预测法,通过构造中间变量,给出此类具有共性的非均匀交错润湿性表面上液滴粘附程度与韦伯数We间的函数关系,非对称去“钉扎”效应程度是液滴初始冲击速度v0的函数。在高We下,“粘性”超疏水表面上的瞬态有效非平衡杨氏力Fe可引发液滴内能额外损耗,液滴更易粘附于“粘性”超疏水表面上,在跨介质航行器超疏水表面的设计与日常维护中,应避免上述组合效应。（3）具有线弹性的超疏水表面被动去润湿行为定量分析。制备铜网-超疏水表面,设计弹簧—超疏水铜网试验装置,采用对比试验研究“弹性表面”和“刚性表面”上液滴的移动接触线时变长度、接触时间、次级液滴尺寸、回弹高度等参数。通过追踪线弹性超疏水表面的位移并拟合位移—时间曲线,结合液滴回弹高度与理论推导,定量分析当表面线刚度为k=0.0062N/mm时,“弹性表面”对去润湿行为的影响:超疏水表面的线弹性可增加或降低接触时间,影响液滴内的质量分布,且此种影响与We、线弹性表面响应时间相关。基于LBM算法的模拟结果表明,液滴冲击“弹性表面”后引起的变形可诱导“跳板效应”,加速固液剥离,使得接触时间降低8.5%。（4）各向异性超疏水表面主动去润湿行为。受翠鸟可在雨中挥翅晃动去润湿行为启发,对比分析射流冲击翠鸟头部上表面时的去润湿行为（静止、振动）。制备铜基各向异性超疏水曲面,通过控制共振扬声器输出振频,定量模拟上述仿生去润湿过程。分析液滴在各向异性超疏水曲面上的相向相位、同向相位、平衡相位三种冲击状态下移动接触线、接触时间变化规律,推导可描述液滴冲击各向异性曲面行为的简化数学模型,试验研究表明,同向相位超疏水曲面可增加接触时间（18%）,而相向相位超疏水曲面可显著缩短接触时间（19%）。采用LBM数值模拟,给出液滴冲击相向相位曲面的速度场和液滴形貌,揭示相向相位超疏水曲面对液滴内部场强的影响。受翠鸟可在雨中高速飞翔、自由变换飞行角度的启发,研究射流冲击移动中的翠鸟头部上表面时的去润湿行为。设计传送带驱动装置—高速摄像系统,分析表面纹理走向与速度矢量间夹角对液滴动态形貌的影响。试验与LBM模拟数值模拟结果表明,非对称去“钉扎”效应诱导液滴定向弹跳现象并影响液滴滞空时间,夹角越大,液滴的非对称去“钉扎”效应越显著,在移动壁面上液滴的定向弹跳现象可有效避免同一区域内的连续润湿。（5）跨介质航行器表面防浸润性能。设计并制作了具有亲水、超疏水各向异性纹理表面的跨介质航行器模型及室内模拟降水系统,开展表面润湿控制理论验证试验,揭示跨介质航行器表面防浸润机理。基于室内定量降水—传感器系统的试验结果表明,当航行器处于静止状态时（被动防浸润）,具有超疏水表面的航行器上无任何液滴粘附现象,而具有亲水表面的航行器上存在连续、非对称高厚度液膜,具有超疏水表面的航行器所受雨荷载（等效为扭矩）仅为亲水表面时的1/8。开展基于共振扬声器驱动航行器模型的防浸润性能试验研究,结果表明,航行器超疏水表面的振动行为可加速固液剥离,处于相向相位的航行器可减小接触时间（减小55.5%）。采用步进电机驱动航行器模型穿越室内降水区,研究航行器移动防浸润性能,结合LBM数值模拟对比分析液滴内部粒子迹线、液相速度场强与压强场强、移动表面诱导的次级液滴群向后弹跳行为。结果表明,超疏水表面和运动间的协同作用促进液滴破碎,由此产生的次级液滴群可发生定向翻滚行为,有效避免连续润湿,维持液相高动能（与亲水表面相比,速度均值可提高32%）,次级液滴群得以持续翻滚,由高厚度、非对称粘附水引发的横向非平衡效应对航行器飞行造成的不利影响明显削弱。