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机翼上“打孔”?中国科学家或破音爆难题!

   时间:2024-08-12 11:10:59 来源:ITBEAR作者:吴婷编辑:瑞雪 发表评论无障碍通道

中国西北工业大学的一支研究团队在航空技术领域取得了突破性进展,他们设计出一种带有创新孔洞结构的新型机翼,这一设计有望显著降低音爆效应,并提升飞机的空气动力效率,为超音速飞行的未来发展开辟了新的可能性。

据ITBEAR了解,音爆作为超音速飞行时产生的冲击波,不仅带来严重的噪音污染,还可能对建筑物造成损害,特别是导致玻璃破裂,这一直是制约超音速民航机发展的关键障碍。传统机翼设计基于伯努利原理,即通过机翼上表面空气流速快、压力低,而下表面空气流速慢、压力高来产生升力。然而,接近音速时,机翼周围会形成冲击波,增加湍流和阻力,降低升力并引发有害振动。

由航空学院高超教授领导的研究团队,经过计算机模拟和风洞实验,发现机翼上特定设计的孔洞能有效干扰冲击波,减轻振动,并且能将空气动力效率提高超过10%。这一发现为解决超音速飞行的音爆问题提供了新思路。

目前,能够制造超音速飞机的国家为数不多,这不仅因为需要承受超音速飞行产生巨大压力的特殊且昂贵的材料,还因为音爆问题导致超音速飞机在人口密集地区的飞行受到严格限制,最终导致了协和式超音速客机于2003年的退役。高超教授团队的设计通过在机翼孔洞上安装一种仅在飞机超过音速时打开的装置,有效控制机翼周围的气流,孔洞内部还配备了可调节喷流强度的空气泵,以减少机翼前缘的湍流和振动。尽管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。例如,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设计,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。”这一研究成果已发表在《空气动力学学报》上,为超音速飞行的未来发展带来了新的曙光。

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