【ITBEAR】8月12日消息，近日，中國(guó)西北工業(yè)大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)在航空技術(shù)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型機(jī)翼，該機(jī)翼帶有獨(dú)特的孔洞結(jié)構(gòu)，有望顯著降低音爆效應(yīng)，并提升飛機(jī)的空氣動(dòng)力效率。
據(jù)ITBEAR了解，音爆作為超音速飛行時(shí)伴隨的沖擊波現(xiàn)象，不僅產(chǎn)生巨大的噪音污染，嚴(yán)重時(shí)甚至可能導(dǎo)致建筑物玻璃破裂，這成為了制約超音速民航機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵障礙。傳統(tǒng)機(jī)翼設(shè)計(jì)基于伯努利原理，通過(guò)上表面空氣流速快、壓力低，下表面空氣流速慢、壓力高來(lái)產(chǎn)生升力。然而，當(dāng)飛行速度接近音速時(shí)，機(jī)翼周?chē)鷷?huì)形成沖擊波，導(dǎo)致湍流和阻力增加，進(jìn)而降低升力并引發(fā)有害振動(dòng)。
由航空學(xué)院高超教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在機(jī)翼上設(shè)計(jì)特定的孔洞能夠有效擾亂沖擊波，減輕振動(dòng)，并同時(shí)將空氣動(dòng)力效率提升超過(guò)10%。
目前，能夠制造超音速飛機(jī)的國(guó)家數(shù)量有限，這主要是因?yàn)槌羲亠w行需要特殊的、昂貴的材料來(lái)承受巨大的壓力。此外，音爆問(wèn)題導(dǎo)致超音速飛機(jī)在人口密集地區(qū)的飛行受到嚴(yán)格限制，這也是協(xié)和式超音速客機(jī)于2003年退役的重要原因之一。
該研究團(tuán)隊(duì)的解決方案既簡(jiǎn)單又巧妙。他們?cè)跈C(jī)翼的孔洞上安裝了一種裝置，這種裝置僅在飛機(jī)超過(guò)音速時(shí)才會(huì)打開(kāi)，從而有效控制機(jī)翼周?chē)臍饬鳌？锥磧?nèi)部還配備了一個(gè)空氣泵，用于調(diào)節(jié)噴流強(qiáng)度，減少機(jī)翼前緣的湍流，進(jìn)而降低機(jī)翼振動(dòng)。盡管這種設(shè)計(jì)會(huì)略微降低升力，但整體阻力的減少使得升阻比反而得到了提升。
目前，該團(tuán)隊(duì)正計(jì)劃進(jìn)行進(jìn)一步的風(fēng)洞試驗(yàn)，以完善這項(xiàng)技術(shù)。與此同時(shí)，全球多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)也在積極探索解決超音速飛行難題的方法，包括在機(jī)翼表面添加凹槽或凸起、使用機(jī)械裝置抑制沖擊波以及應(yīng)用壓電薄膜控制氣流等。美國(guó)航空航天局（NASA）與洛克希德?馬丁公司合作研發(fā)的實(shí)驗(yàn)性超音速飛機(jī)X-59計(jì)劃于今年進(jìn)行首次試飛，該飛機(jī)采用了細(xì)長(zhǎng)的機(jī)鼻和無(wú)前擋風(fēng)的駕駛艙設(shè)計(jì)，旨在顯著降低音爆噪音。
高超教授團(tuán)隊(duì)對(duì)他們的解決方案充滿(mǎn)信心，他們?cè)谘芯繄?bào)告中指出：“利用噴流控制抑制沖擊波抖動(dòng)，雖然升力略有損失，但可以降低總阻力，因此升阻比反而增加。”這一研究成果已發(fā)表在《空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào)》上。
