據(jù)西北工業(yè)大學官微消息，日前，西北工業(yè)大學空天微納系統(tǒng)創(chuàng)新團隊在飛行器減阻方面取得突破性進展。該團隊通過模仿我國庫姆塔格沙漠特有的舌狀分形沙壟結(jié)構(gòu)，設(shè)計出仿沙壟舌形多層分形減阻微納結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)減阻率較之前國際報道的最好水平提高了52%，減阻風向攝動角度從35°增加到了60°，減阻性能已突破半世紀以來小肋氣動減阻技術(shù)性能極限。仿沙壟舌形分形結(jié)構(gòu)貼膜與

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結(jié)構(gòu)顯示圖

減阻是航空航天領(lǐng)域長期關(guān)注的焦點，不僅影響著飛行器氣動外形設(shè)計與布局優(yōu)化，在能源價格飆升的當下，更對飛行器節(jié)能減排、降低運行成本有著重要的應用價值。

近年來，區(qū)別于通過改變飛機氣動布局實現(xiàn)減阻的傳統(tǒng)手段，國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜裔槍Ω淖冿w機表面微觀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)減阻開展了深入研究。

針對仿生“鯊魚皮”結(jié)構(gòu)在實際應用中存在著氣動減阻率較低、風向魯棒性較差等問題，空天微納系統(tǒng)教育部重點實驗室主任苑偉政教授與何洋教授團隊在國家自然科學基金重點項目支持下，經(jīng)過長期比對分析，基于相似準則提取條件特征，最終在茫茫沙漠找到了解決方案。

為什么會選擇沙漠作為仿生對象？

西北工業(yè)大學空天微納系統(tǒng)創(chuàng)新團隊多次前往新疆、甘肅、內(nèi)蒙的沙漠地形開展實地考察，分析沙丘形態(tài)、沙壟結(jié)構(gòu)、沙粒特征等，掌握了大量第一手數(shù)據(jù)，最終選定庫姆塔格沙漠作為研究對象。庫姆塔格沙漠橫臥于阿爾金山與羅布泊之間，受獨特地形影響，8級以上大風天數(shù)占全年近三分之一，且來風方向并不固定，因此其沙壟表面形成了世界獨有的“舌形分形結(jié)構(gòu)”。這種特殊的風向條件和不同尋常的結(jié)構(gòu)賦予了團隊研究靈感。

西北工業(yè)大學空天微納系統(tǒng)創(chuàng)新團隊基于無量綱粘性長度的縮放，經(jīng)建模及模擬驗證設(shè)計出了仿沙壟分形微納結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造性地提出基于多重掩模的三重光刻方法，有效提升加工精度與效率，實現(xiàn)了多層高深異構(gòu)復合微結(jié)構(gòu)的精確制造。

同時，西北工業(yè)大學空天微納系統(tǒng)創(chuàng)新團隊自主研發(fā)、設(shè)計搭建了國際首座高分辨力微納減阻測量風洞，為微納結(jié)構(gòu)流動測量提供有效手段，該系統(tǒng)總剪切力分辨力精確至 2.5×10-6N，與人的呼吸氣流作用在一張名片表面的氣動摩擦力大小相當，為公開報道國際風洞剪切力測量的最好結(jié)果。

經(jīng)多輪試驗與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終翼型葉柵空氣動力學國家級重點實驗室出具檢測報告表明：“仿沙壟減阻微納結(jié)構(gòu)蒙皮具有顯著的減阻效果，超過已知公開報道的最高水平。”西北工業(yè)大學空天微納系統(tǒng)創(chuàng)新團隊承擔的國家自然科學基金重點項目——“仿沙壟氣動減阻分形微納結(jié)構(gòu)及其制造技術(shù)”也以“優(yōu)秀”結(jié)題，評議專家高度評價該項目為，“研究工作取得突出結(jié)果，建議拓展工程應用。”

習近平總書記指出“在激烈的國際競爭中，我們要開辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道、塑造發(fā)展新動能新優(yōu)勢，從根本上說，還是要依靠科技創(chuàng)新。”

在扎根西部、獻身國防的建設(shè)歷程中，西北工業(yè)大學始終堅持立德樹人、育領(lǐng)軍人才，始終堅持科技創(chuàng)新、鑄國之重器，始終堅持與時俱進、擔時代大任，為黨和國家事業(yè)發(fā)展做出了重要貢獻，書寫了新中國歷史上的多個“第一”，為武器裝備研制、國防領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)自主安全可控和西部建設(shè)提供了有力支撐，是連續(xù)兩次被中共中央、國務院、中央軍委聯(lián)合授予“重大貢獻獎”的唯一高校。

空天微納系統(tǒng)教育部重點實驗室是國內(nèi)較早開展微機電系統(tǒng)研究的單位之一。在微機電系統(tǒng)方面進行了大量的基礎(chǔ)研究和應用基礎(chǔ)研究，取得了多項國際領(lǐng)先的科技成果，并將成果用于多項國家重大專項和重點工程，其中自主研制的10余款特種MEMS器件已成功應用于高超聲速飛行器、C919大飛機、核聚變點火等多項航空航天重大工程并批量裝備DF系列導彈和最新型戰(zhàn)機。

來源：軟科

編輯：孫小雅（實習生）