中国科研团队创举：机翼巧妙“穿孔”，旨在破解超音速飞行音爆难题

8月12日消息，中国西北工业大学的研究团队传来喜讯，他们成功研发了一种创新的机翼结构，该机翼特有孔洞设计，预期能够显著减缓音爆现象，同时优化飞机的空气动力性能，这一技术进步或将引领航空领域的新一轮高效与安静飞行的变革。

众所周知，音爆是超音速飞行时产生的冲击波，不仅会造成巨大的噪音污染，甚至可能导致建筑物玻璃破裂，这也是限制超音速民航机发展的关键障碍。传统机翼的设计遵循伯努利原理，即机翼上表面空气流速较快，压力较低，而下表面空气流速较慢，压力较高，从而产生升力。然而，当飞机接近音速时，机翼周围会形成冲击波，导致湍流和阻力增加，从而降低升力并产生有害的振动。

该研究团队由航空学院的高超（Gao Chao）教授领导，他们通过计算机模拟和风洞实验发现，在机翼上设计特定的孔洞可以有效扰乱冲击波，减轻振动，同时还能将空气动力效率提高逾 10% 。

目前，能够制造超音速飞机的国家寥寥无几，因为这需要特殊的、昂贵的材料来承受超音速飞行产生的巨大压力。此外，音爆问题导致超音速飞机在人口密集地区飞行受到严格限制，并最终导致了协和式超音速客机于 2003 年退役。

该团队的解决方案简单而巧妙。他们在机翼孔洞上安装一种只有在飞机超过音速时才会打开的装置，从而有效控制机翼周围的气流。孔洞内部还配备了一个空气泵，可以调节喷流强度，减少机翼前缘的湍流，从而降低机翼振动。虽然这种设计会略微降低升力，但整体阻力的减少使得升阻比反而有所提高。

目前，该团队正计划进行进一步的风洞试验以完善这项技术。与此同时，全球多个研究团队也在积极探索解决超音速飞行难题的方法，包括在机翼表面添加凹槽或凸起、使用机械装置抑制冲击波以及应用压电薄膜控制气流等。

美国航空航天局（NASA）与洛克希德·马丁公司合作研发的实验性超音速飞机 X-59 计划于今年进行首次试飞，该飞机采用了细长的机鼻和无前挡风的驾驶舱，旨在显著降低音爆噪音。

高超教授团队对他们的解决方案充满信心，他们在研究报告中指出：“利用喷流控制抑制冲击波抖动，虽然升力略有损失，但可以降低总阻力，因此升阻比反而增加。”

该团队的研究成果已发表在《空气动力学学报》上。

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