简讯：厉害，这所国防院校又创造一个世界第一
2023-03-28 20:56:12
来源：顶端新闻
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先看图。有人可能会说，这不就是一个风洞吗，有什么好看的？但图中的这个风洞，有点特殊，它是微纳减阻测量风洞，这个大家可能是第一次听说。重点在前四个字：微纳减阻。这个风洞是由西北工业大学空天微纳系统重点实验室建造的，目的是用于测量飞行器表面微观结构减阻。大家都知道，飞行器都想追求更高的速度，尤其是军用飞行器，更是对速度有着极高的要求；而速度越快，飞行器遇到的气流阻力也越大，如何实现减阻，一直是飞行器设计师追求的目标。传统的减阻方法，是通过改变飞机气动布局来实现，这就影响到飞行器气动外形设计与布局优化。近年来，减阻的研究方向开始转向，从改变飞机表面微观结构入手，来实现减阻，这方面国内外都有相关的研究，
如汉莎航空技术公司通过仿生“鲨鱼皮”研制出一款飞机“贴膜”，经试验应用于波音747-400飞机上，可有效降低飞行摩擦阻力。据汉莎航空官网披露，使用了该款“贴膜”的飞机，每年可少用300吨燃料、减少约900吨碳排放，节省成本20万欧元。
但是，仿生“鲨鱼皮”结构在实际应用中还存在着气动减阻率较低、风向鲁棒性较差等问题，即在风向发生变化时很难继续保持原有的气动减阻性能。为此，西北工业大学空天微纳系统重点实验室主任苑伟政教授与何洋教授团队，经过长期比对分析，基于相似准则提取条件特征，最终在茫茫沙漠找到了解决方案。为什么会选择沙漠作为仿生对象？我们来听听专家是如何说的。何洋教授：“
沙粒在风的搬运堆积下自然形成沙垄，并在沙垄表面形成了具有一定起伏规律的地貌结构。而自然界遵循最小阻力原则，即所有的物质都会沿着最小阻力路径运动。这说明风在通过这些地貌结构形成的路径中时能量损失最小，也就意味着这种沙垄结构表面对风的阻力最小。
”最终，研究团队选定库姆塔格沙漠作为研究对象。库姆塔格沙漠横卧于阿尔金山与罗布泊之间，受独特地形影响，8级以上大风天数占全年近三分之一，且来风方向并不固定，因此其沙垄表面形成了世界独有的“舌形分形结构”。苑伟政教授：“
格物致知、师法自然，这或许就是大自然给出的降低风阻的‘最优解’。”
于是，研究团队基于无量纲粘性长度的缩放，经建模及模拟验证设计出了仿沙垄分形微纳结构。
仿沙垄舌形分形结构贴膜及结构显示图
3月27日，西北工业大学官微发布了一篇题为《沙垄给出“最优解”！西工大减阻研究突破半世纪极限！》的文章，文中称：
日前，西北工业大学空天微纳系统创新团队在飞行器减阻方面取得突破性进展。该团队通过模仿我国库姆塔格沙漠特有的舌状分形沙垄结构，设计出仿沙垄舌形多层分形减阻微纳结构。该结构减阻率较之前国际报道的最好水平提高了52%，减阻风向摄动角度从35°增加到了60°，减阻性能已突破半世纪以来小肋气动减阻技术性能极限。
减阻率较之前国际报道的最好水平提高了52%，这不能不说是历史性突破。研究团队还创造性地提出基于多重掩模的三重光刻方法，有效提升加工精度与效率，实现了多层高深异构复合微结构的精确制造。微纳结构和精确制造的问题全解决了，下一步是不是就要投产了？苑伟政教授：“
下一步，我们希望通过科技成果转化，让科研成果在大飞机等多个领域投入使用。
”如果真的投入使用，我国的大飞机必将飞得更快。大家还记得去年7月份，西北工业大学发射的“飞天一号”吗？这个“飞天一号”更不简单，在国际上首次验证“煤油燃料火箭冲压组合循环发动机火箭/亚燃、亚燃、超燃、火箭/超燃的多模态平稳过渡和宽域综合能力”，同时突破了多项关键技术，如“热力喉道调节、超宽包线高效燃烧组织等”，第一次实现从亚燃到超燃冲压的无缝衔接。关键技术和成功实验说明，这套组合循环发动机具有非常重大的意义，在全球也处于领先水平。西北工业大学确实牛，不愧是“国防七子”的领头羊，创造了一个又一个世界第一。
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