IT之家 8 月 12 日消息，中國西北工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)取得突破，開發(fā)出一種帶有孔洞的新型機(jī)翼設(shè)計，有望有效減弱音爆并提升飛機(jī)的空氣動力效率。
眾所周知，音爆是超音速飛行時產(chǎn)生的沖擊波，不僅會造成巨大的噪音污染，甚至可能導(dǎo)致建筑物玻璃破裂，這也是限制超音速民航機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵障礙。傳統(tǒng)機(jī)翼的設(shè)計遵循伯努利原理，即機(jī)翼上表面空氣流速較快，壓力較低，而下表面空氣流速較慢，壓力較高，從而產(chǎn)生升力。然而，當(dāng)飛機(jī)接近音速時，機(jī)翼周圍會形成沖擊波，導(dǎo)致湍流和阻力增加，從而降低升力并產(chǎn)生有害的振動。
該研究團(tuán)隊(duì)由航空學(xué)院的高超（Gao Chao）教授領(lǐng)導(dǎo)，他們通過計算機(jī)模擬和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在機(jī)翼上設(shè)計特定的孔洞可以有效擾亂沖擊波，減輕振動，同時還能將空氣動力效率提高逾 10% 。
目前，能夠制造超音速飛機(jī)的國家寥寥無幾，因?yàn)檫@需要特殊的、昂貴的材料來承受超音速飛行產(chǎn)生的巨大壓力。此外，音爆問題導(dǎo)致超音速飛機(jī)在人口密集地區(qū)飛行受到嚴(yán)格限制，并最終導(dǎo)致了協(xié)和式超音速客機(jī)于 2003 年退役。
該團(tuán)隊(duì)的解決方案簡單而巧妙。他們在機(jī)翼孔洞上安裝一種只有在飛機(jī)超過音速時才會打開的裝置，從而有效控制機(jī)翼周圍的氣流?？锥磧?nèi)部還配備了一個空氣泵，可以調(diào)節(jié)噴流強(qiáng)度，減少機(jī)翼前緣的湍流，從而降低機(jī)翼振動。雖然這種設(shè)計會略微降低升力，但整體阻力的減少使得升阻比反而有所提高。
目前，該團(tuán)隊(duì)正計劃進(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，IT之家注意到全球多個研究團(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 計劃于今年進(jìn)行首次試飛，該飛機(jī)采用了細(xì)長的機(jī)鼻和無前擋風(fēng)的駕駛艙，旨在顯著降低音爆噪音。
高超教授團(tuán)隊(duì)對他們的解決方案充滿信心，他們在研究報告中指出：“利用噴流控制抑制沖擊波抖動，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?！?/p>
該團(tuán)隊(duì)的研究成果已發(fā)表在《空氣動力學(xué)學(xué)報》上。
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