中国科学家在机翼上“打孔”，有望解决超音速飞机音爆问题

IT之家 8 月 12 日消息，中国西北工业大学的研究团队取得突破，开发出一种带有孔洞的新型机翼设计，有望有效减弱音爆并提升飞机的空气动力效率。

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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，IT之家注意到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。