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空气力学不用改外观,靠微振动就能省油

2026-8-27 寰宇科学

空气力学是现代交通工具最重要的课题,为了提升效率,通常需要重新打造飞机或车辆外观,但科学家最新发现,利用一种特殊的振 动方式,就可以达成目标。

这种新技术称为“超共振”(superresonance),通过独特的声子结构(phononicstructure),能够对应气流,特别是乱流产生反向振动,进而抵销掉对飞机的干扰,而且无需加装马达或侦测器,这种结构就能够被动式的发挥效果。

这个概念并非全新,同一组研究团队以前就开发出一种声子介面(PSub)的技术,通过共振来抵销乱流,但它只能对应一种频率,风 速改变就会失效,实用性有限。而新研发的超共振技术,可对应的频率扩大五倍,更能产生真实贡献。

如果能够让机翼周遭的气流维持平稳,就可以有效降低飞行油耗,达成省油目的。要知道,大型喷射客机一趟飞行,至少消耗10万公 升燃料,这种新技术无需改变外观就能省油,就算只能减少1%油耗,都会带来巨大的成本效益。

声子介面结构示意图。

除了超共振结构,团队也同步导入一种“无散射干涉”技术,在部署多个PSub时,它们产生的振动会精准地重叠在一起,不会互相干 扰,不会有杂乱的散射。如此就可以大面积部署,甚至延伸到整个机翼。

组合这两项要素后,研究十几年以上的微振动减阻技术,终于可以走出实验室,迈向实测阶段,目前已经在全球多个团队展开原型机 打造工程。

更重要的是,这种声子共振概念不仅可以应用在飞机上面,船只、管线和涡轮机械,所有在意空气力学的设计,只要会遇到乱流问题 ,都可能通过声子共振找到解方。

本研究由科罗拉多大学MahmoudI.Hussein教授主持,论文发表于PhysicalReviewX。

(图片来源:APS.org)

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