西工大飞行器减阻突破半世纪极限 答案竟来自沙漠！
【资料图】
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。
减阻是航空航天领域长期关注的焦点，不仅影响着飞行器气动外形设计与布局优化，在能源价格飙升的当下，更对飞行器节能减排、降低运行成本有着重要的应用价值。
近年来，区别于通过改变飞机气动布局实现减阻的传统手段，国内外相关领域专家针对改变飞机表面微观结构实现减阻开展了深入研究。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。为此空天微纳系统教育部重点实验室主任苑伟政教授与何洋教授团队在国家自然科学基金重点项目支持下，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？
“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。”何洋教授解释到。
此后5年，团队多次前往新疆、甘肃、内蒙的沙漠地形开展实地考察，分析沙丘形态、沙垄结构、沙粒特征等，掌握了大量第一手数据，最终选定库姆塔格沙漠作为研究对象。
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