呂莉莉，呂寶軍

中航工業(yè)陜飛設(shè)計研究院， 陜西漢中 723213

空氣動力學研究對航空航天事業(yè)發(fā)展有重要意義。空氣動力學研究成果是飛機飛行的重要保障?？諝鈩恿W作為力學的一個分支，對該方面的研究曾備受關(guān)注。航空事業(yè)在一個國家的綜合實力方面占據(jù)重要位置。僅從航空運輸業(yè)來說，大大提高了國內(nèi)的運輸效率。但國內(nèi)航空運輸事業(yè)在實踐中暴露出許多問題。例如：就民航運輸業(yè)來說，航班晚點、誤點的事情頻繁發(fā)生。不僅嚴重影響了民航企業(yè)的社會影響，還給人人生活帶來極大不便。近幾年關(guān)于民航運輸方面的消費投訴是居高不下。國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展的同時對航空運輸?shù)男枰瞾碓礁?，對航空運輸企業(yè)的服務(wù)水平要求也越來越高。在這樣的背景下，重視動態(tài)空氣動力學研究對保障國內(nèi)運輸機的飛行安全和穩(wěn)定性有重要意義。

1 空氣動力學研究現(xiàn)狀及存在問題

重視空氣動力學研究對運輸機飛機安全有重要意義。這也是世界各國不斷重視航空空氣動力學研究的主要原因。研究國內(nèi)空氣動力學研究的現(xiàn)狀及問題是非常關(guān)鍵的。

1）所謂空氣動力學是以研究空氣和其他氣體的運動規(guī)律，以及運動物體與空氣相互作用的科學。空氣動力學的應(yīng)用及其廣泛，例如：飛機、人造衛(wèi)星、載人飛船等等?？諝鈩恿W是飛機飛行的基礎(chǔ)，人類第一架飛機就是在早期空氣動力學知識的綜合應(yīng)用上形成的?？諝鈩恿W也是在不斷研究的基礎(chǔ)上建立起來的。最早是空氣的環(huán)量和升力理論和空氣邊界層理論，正是該理論研究成果使飛機飛行成為了現(xiàn)實。其次，是壓縮氣體動力學理論和超聲速流理論，實現(xiàn)了飛機超音速飛行。正是該理論研究的基礎(chǔ)上研發(fā)了第一代噴氣戰(zhàn)斗機?？諝鈩恿W理論發(fā)展迅速，對航空事業(yè)技術(shù)的革新有重要意義。但不得不關(guān)注到空氣動力學研究的成果大多被應(yīng)用到軍用飛機技術(shù)的革新。空氣動力學研究在民用航空飛行技術(shù)革新方面還不夠重視，大多民用運輸飛機的技術(shù)革新也是在軍用技術(shù)革新之后；

2）國內(nèi)空氣動力學研究起步較晚。1949 年解放前，國內(nèi)的空氣動力學方面的研究幾乎為零。新中國成立后，為提升國家綜合國力政府極其重視航空事業(yè)的研究、發(fā)展。先后在成立了專門從事空氣動力研究的研究所，并建立了各類中大型用于空氣動力研究的地面模擬實驗設(shè)備。正是這個原因，國內(nèi)飛機、導彈、運載火箭、衛(wèi)星和其他航天器等有了很大的發(fā)展。但與先進發(fā)達國家相比，國內(nèi)在空氣動力學方面的研究還是比較落后的。另外，空氣動力學研究成果的應(yīng)用還有一定的局限。在相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用設(shè)計、設(shè)備工藝生產(chǎn)等方面還存在一定的技術(shù)難點。最后，國內(nèi)的空氣動力學研究主要以航空事業(yè)應(yīng)用為主，在航空載人飛船的研究方面發(fā)揮過重要作用，但在一般的航空運輸機方面的應(yīng)用及研究則比較落后，主要集民間科研力量和引進國外先進技術(shù)為主；

3）今后國內(nèi)航空事業(yè)將有更大發(fā)展，但同時也面臨了很多技術(shù)問題，反映出空氣動力學研究還面臨著眾多問題。例如：飛機飛行過程中天氣變化無常，為了提高飛機的機動性、敏捷性、安全性，解決動態(tài)環(huán)境下的空氣動力學研究是當前急需解決的問題。另外，為適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展需要，大型民用運輸飛機將在未來社會中發(fā)揮重要作用。大型民用運輸飛機廣泛應(yīng)用必須解決一些空氣動力學問題如：減阻、降低氣動噪聲的技術(shù)問題，縮短飛機起降距離的技術(shù)問題等等。

2 動態(tài)空氣動力學研究對國內(nèi)航空運輸?shù)闹匾饬x

動態(tài)空氣動力學是熱門課題，也是眾多航空事業(yè)問題技術(shù)突破的關(guān)鍵?？諝鈩恿W研究是在理想狀態(tài)下的研究理論成果，但在實踐中運輸機的飛行環(huán)境是隨時在變化的。動態(tài)空氣動力學的研究就是解決該課題的關(guān)鍵。

1）空氣動力學研究積極推動了航空運輸相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。首先，空氣動力學作為一門獨立的學科只有與其他學科綜合應(yīng)用才能對航空技術(shù)的革新有重要意義。例如：在航空飛機飛行過程中需要對空氣流動情況隨時監(jiān)控，因此促進激光、紅外、傳感、信息轉(zhuǎn)換和處理等技術(shù)的發(fā)展?？諝鉄釀恿W的研究還推動了復(fù)合材料、離子應(yīng)用技術(shù)、新能源的發(fā)展。其次，空氣動力學作為一門基礎(chǔ)學科，一直備受世界各國重視?？諝鈩恿W的應(yīng)用廣泛，而且各國在該學科的研究投入的人力、物力、財力都占據(jù)每年科研總投入的重要比例。例如：美國宇航局1992 年的科研投資經(jīng)費中空氣動力學占到了28.1%以上。一改之前對空氣動力學研究不重視的態(tài)度，其主要原因是預(yù)見到空氣動力學研究對美國航空事業(yè)發(fā)展的重要推動作用。現(xiàn)代社會各國的競爭已經(jīng)逐漸從地面上升到空中甚至太空，各國為搶占空中競爭資源積極推動空氣動力學研究。俄羅斯就耗費巨額資金建立國家級氣動力研究實驗基地。隨著空氣動力學的不斷發(fā)展，航空運輸飛機的生產(chǎn)、設(shè)計、制造技術(shù)有了很大發(fā)展，運輸飛機的飛行安全性有了很大提高；

2）空氣動力學研究推動了航空運輸機發(fā)動機的不斷革新。發(fā)動機是航空飛機飛行動力的核心技術(shù)，也是空氣動力學對航空事業(yè)的重要貢獻。國際飛機發(fā)動機的研究成果發(fā)展方向例如：渦輪發(fā)動機、高效節(jié)能發(fā)動機、先進螺旋槳發(fā)動機等等，都是建立在空氣動力學研究的基礎(chǔ)上。國際民用航空運輸機發(fā)動機的技術(shù)革新已經(jīng)發(fā)展到第四代。世界各國在航空技術(shù)的競爭領(lǐng)域主要集中在發(fā)動機技術(shù)方面。美國、俄羅斯國家在飛機發(fā)動機技術(shù)研發(fā)方面已經(jīng)占據(jù)世界先進水平，日本在飛機發(fā)動機技術(shù)方面已有自己專利技術(shù)，并積極推動大型民用機渦扇發(fā)動機的研發(fā)。印度自行研制雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機在國際社會也有非常大的競爭力。中國國內(nèi)經(jīng)濟水平有很大發(fā)展，但在民用飛機發(fā)動機技術(shù)方面的研究還非常落后。受其影響，國內(nèi)民用飛機的發(fā)動機還主要依靠國外先進技術(shù)，成為國內(nèi)民用航空飛機技術(shù)突破的難點。究其主要原因還在于國內(nèi)民用飛機發(fā)動機技術(shù)還集中在測繪仿制方面，沒有扎實的空氣動力學研究基礎(chǔ)?？v觀國內(nèi)民用航空運輸飛機發(fā)動機發(fā)展的歷史，重視空氣動力學的研究是關(guān)鍵；

3）空氣動力學研究的深度和廣度為航空運輸機的技術(shù)發(fā)展帶來新的方向?？諝鈩恿W是力學的分支，其應(yīng)用的深度和廣度及其廣泛，例如：熱空氣力學、空氣阻力力學、空氣漩渦力學等等?？諝鈩恿W深度和廣度的研究推動了航空技術(shù)的新發(fā)展，例如：大型飛機高升力裝置與減阻力學、高機動飛行與大攻角氣動力學、高超聲速飛行器空氣動力學、微小型飛行器低雷諾數(shù)空氣動力學、智能變形飛行器的空氣動力學等等。該方面的力學研究對航空飛機的飛機設(shè)計、性能改良等有重要價值。也正是力學研究不斷發(fā)展的結(jié)合，拓展了航空運輸飛機研究的新方向。

3 加強動態(tài)空氣動力學研究，提升我國飛行安全水平的策略

動態(tài)空氣動力學研究是提升航空飛行技術(shù)革新的基礎(chǔ)，技術(shù)的革新是保障飛機飛行安全的有效措施。因此，加強冬天的空氣動力學研究，對提升國內(nèi)空氣飛行安全有重要意義?，F(xiàn)對該方面的研究提出以下幾點建議。

1）重視動態(tài)空氣動力學研究基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。動態(tài)空氣力學研究需要有完善的實驗室保障。雖然國內(nèi)也建立了幾家專門從事空氣動力學研究所和大型地面模擬實驗基地。但就國內(nèi)動態(tài)力學研究實驗的條件來說，與世界發(fā)達國家相比還很落后?；A(chǔ)研究實驗室條件的落后是影響國內(nèi)動態(tài)空氣力學研究發(fā)展的重要方面。因此，重視動態(tài)空氣動力學研究首先要完善相關(guān)基礎(chǔ)實驗室的建設(shè)。重視基礎(chǔ)實驗室和相關(guān)基礎(chǔ)實驗基地的建設(shè)，要重視研究資金的投入。在實驗室的建設(shè)方面，積極與國際社會的實驗標準接軌，提高國內(nèi)實驗室的基礎(chǔ)水平，為保障空氣動力學研究提供有效保障；

2）重視動態(tài)空氣動力學研究科研人才隊伍的建設(shè)。科研人才是實現(xiàn)動態(tài)空氣力學研究重大突破的關(guān)鍵，國內(nèi)力學科學發(fā)展主要是在新中國成立后，與國外世界上先進發(fā)達國家的科學發(fā)展的成熟度相比，國內(nèi)力學科學發(fā)展基礎(chǔ)還比較薄弱。因此，重視動態(tài)空氣力學研究科研人才隊伍的建設(shè)是非常關(guān)鍵的。力學研究人才的培養(yǎng)不是一朝一夕就能實現(xiàn)，在國內(nèi)重視相關(guān)學科的基礎(chǔ)建設(shè)，重視大學實驗石建設(shè)，積極推動力學專業(yè)人才的培養(yǎng)。另外，每年鼓勵力學專業(yè)到發(fā)達國家留學深造也是培養(yǎng)力學專業(yè)人才的有效措施。最后，從國外引進專業(yè)科研人才支持空氣動力學的發(fā)展。但培養(yǎng)國內(nèi)過硬的力學科研人才還是最關(guān)鍵的；

3）不斷完善國內(nèi)空氣動力學標準體系建設(shè)?？諝鈩恿W標準體系的建立對實現(xiàn)國內(nèi)相關(guān)研究與國外科研成果接軌有重要意義。世界先進發(fā)達國家的動力力學標準體系以美國、歐洲體系為代表。世界先進發(fā)達國家的空氣動力學標準體系建立的比較完善，但國內(nèi)在相關(guān)體系方面的建設(shè)還很緩慢。空氣動力學標準體系的建立對促進力學研究和相關(guān)資料查詢有重要幫助。國內(nèi)現(xiàn)有的空氣動力學標準有一定的局限性，而且標準文件少而單一。首先，明確國內(nèi)空氣力學標準體系建立和完善的指導思想，對現(xiàn)有的空氣動力學標準進行一次系統(tǒng)的梳理，積極參考國外發(fā)達國家完善的標準體系，實現(xiàn)國內(nèi)空氣動力學標準體系的完善和與國際接軌。其次，盡快成立在國內(nèi)具有廣泛代表性的空氣動力學標準委員會。國內(nèi)空氣動力學研究成果在民航運輸機方面的應(yīng)用比較有效，其主要原因是國內(nèi)還沒有建立使用民間科研用的動力學研究標準委員會。最后，重視標準體系委員會組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和相關(guān)經(jīng)費的投入；

4）積極推動國內(nèi)空氣動力學研究在新領(lǐng)域的發(fā)展。航空運輸在國內(nèi)經(jīng)濟領(lǐng)域中占有重要地位。為保障民航運輸事業(yè)的發(fā)展，重視飛機設(shè)計技術(shù)的革新是非常必要的。國際上發(fā)達國家正積極推動飛機技術(shù)革新，在空氣動力學研究的新領(lǐng)域的研究越來越廣泛，當前運輸機技術(shù)競爭也集中在空氣動力學研究的新領(lǐng)域。為實現(xiàn)國內(nèi)運輸機技術(shù)在國際競爭中有一席之地，就必須重視空氣動力學新領(lǐng)域的研究發(fā)展。例如：渦輪發(fā)動機、高效節(jié)能發(fā)動機、先進螺旋槳發(fā)動機等新技術(shù)研究。另外，從運輸機飛行安全水平的角度來說，運輸機發(fā)動機新技術(shù)應(yīng)用對提高飛機安全系數(shù)有重要保障。最后，隨著伴隨動態(tài)空氣動力學研究的深入開展，相關(guān)的技術(shù)也有了很大發(fā)展。例如：空氣氣流的隨時檢測、發(fā)動機熱溫度的監(jiān)測、飛機對稱平衡性的監(jiān)測等等。相關(guān)新技術(shù)的深入應(yīng)用極大提高了飛機飛行的安全保障。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、信息處理分析技術(shù)的應(yīng)用將動態(tài)空氣動力學研究和其他學科技術(shù)有效綜合應(yīng)用，實現(xiàn)了計算機依據(jù)動態(tài)空氣動力學研究成果對天氣變化、空氣流動等做出及時分析，對運輸飛機的飛行安全又多了一份有效保障。

4 結(jié)論

航空運輸在國民經(jīng)濟活動中發(fā)揮了重要作用，作為保障國內(nèi)、國際運輸?shù)闹匾煌üぞ撸Ｕ线\輸機的飛行安全是實現(xiàn)航空運輸事業(yè)順利進行的關(guān)鍵。動態(tài)空氣動力學是航空飛機飛行的力學原理。因此，要推動航空飛機飛行技術(shù)的革新，提高飛機飛行安全性指數(shù)就需要從基礎(chǔ)做起。加強動態(tài)空氣動力學研究，重視相關(guān)人才的培養(yǎng)和學科建設(shè)、實驗研究基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等等都是保障航空飛行安全進行的有效措施。

[1]梁勇.航空行業(yè)工藝標準體系構(gòu)建策略[J].航空標準化與質(zhì)量，2006(8):29-32.

[2]張彥仲.中國直升機、運輸機的未來發(fā)展[J].中國工程科學，2002，4(8).

[3]李峰.微型撲翼飛行器空氣動力學研究進展[J].華東交通大學學報，2007(2).

[4]徐光明.空氣動力學與航空飛行器[J].氣動實驗與測量控制，1990(7).

[5]田云.未來航空空氣動力學的發(fā)展[J].航空科學技術(shù)，2006(12).