985高校，突破半世纪极限！

2023-04-04

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据西北工业大学官微消息，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。

针对仿生“鲨鱼皮”结构在实际应用中存在着气动减阻率较低、风向鲁棒性较差等问题，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？

西北工业大学空天微纳系统创新团队多次前往新疆、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。库姆塔格沙漠横卧于阿尔金山与罗布泊之间，受独特地形影响，8级以上大风天数占全年近三分之一，且来风方向并不固定，因此其沙垄表面形成了世界独有的“舌形分形结构”。这种特殊的风向条件和不同寻常的结构赋予了团队研究灵感。

西北工业大学空天微纳系统创新团队基于无量纲粘性长度的缩放，经建模及模拟验证设计出了仿沙垄分形微纳结构，创造性地提出基于多重掩模的三重光刻方法，有效提升加工精度与效率，实现了多层高深异构复合微结构的精确制造。

同时，西北工业大学空天微纳系统创新团队自主研发、设计搭建了国际首座高分辨力微纳减阻测量风洞，为微纳结构流动测量提供有效手段，该系统总剪切力分辨力精确至 2.5×10-6N，与人的呼吸气流作用在一张名片表面的气动摩擦力大小相当，为公开报道国际风洞剪切力测量的最好结果。

经多轮试验与结构优化，最终翼型叶栅空气动力学国家级重点实验室出具检测报告表明：“仿沙垄减阻微纳结构蒙皮具有显著的减阻效果，超过已知公开报道的最高水平。”西北工业大学空天微纳系统创新团队承担的国家自然科学基金重点项目——“仿沙垄气动减阻分形微纳结构及其制造技术”也以“优秀”结题，评议专家高度评价该项目为，“研究工作取得突出结果，建议拓展工程应用。”

习近平总书记指出“在激烈的国际竞争中，我们要开辟发展新领域新赛道、塑造发展新动能新优势，从根本上说，还是要依靠科技创新。”

在扎根西部、献身国防的建设历程中，西北工业大学始终坚持立德树人、育领军人才，始终坚持科技创新、铸国之重器，始终坚持与时俱进、担时代大任，为党和国家事业发展做出了重要贡献，书写了新中国历史上的多个“第一”，为武器装备研制、国防领域关键核心技术自主安全可控和西部建设提供了有力支撑，是连续两次被中共中央、国务院、中央军委联合授予“重大贡献奖”的唯一高校。

空天微纳系统教育部重点实验室是国内较早开展微机电系统研究的单位之一。在微机电系统方面进行了大量的基础研究和应用基础研究，取得了多项国际领先的科技成果，并将成果用于多项国家重大专项和重点工程，其中自主研制的10余款特种MEMS器件已成功应用于高超声速飞行器、C919大飞机、核聚变点火等多项航空航天重大工程并批量装备DF系列导弹和最新型战机。