米升网我国打造低空飞行器“御风实验室”

本报记者李迅典

低空飞行器风洞

编者的话：我国首个专注低空飞行器气动研究的复合型风洞近期在广东空天科技研究院（以下简称“广天院”）正式落成启用。该风洞的落成代表着中国整体风洞技术实力的一次跃升，不仅填补了低空飞行器从实验室研究到真实场景验证的基础设施空白，也标志着粤港澳大湾区低空经济基础科研平台建设取得新突破。

启用首座低空飞行器专用复合型风洞

风洞，被誉为“飞行器的摇篮”，通过人工控制气流流动，为飞行器设计提供至关重要的系统性测试环境。广天院风洞平台负责人尚祖铭向《环球时报》记者详细阐释了其核心原理：“风洞测试的核心在于，将飞行器模型固定在设备中，主动驱动气流高速流动，模拟飞行器与空气的相对运动状态，从而精准测量其在空中飞行时的各项关键气动参数。”相较于复杂且周期漫长的户外实景测试，风洞测试将周期大幅缩短至3-4个月，并显著降低了研发成本，成为飞行器研制提速降本的关键环节。

据介绍，此次启用的风洞是4.5米量级的复合型设施，其创新之处在于开创性地将传统航空风洞与无人机专用的风墙测试系统集于一身。此次该复合型风洞的启用，也是中国整体风洞技术实力的跃升。广天院风洞技术负责人孙良宝表示：“综合评估规模、技术能力和覆盖范围，中国风洞技术整体实力已稳居世界前三，规模效应和在前沿研究领域的能力均已进入国际第一梯队。”

孙良宝具体解释称：“国内某高超声速风洞设施，能够模拟高达30倍音速的极端飞行环境，这种极端条件的模拟能力在世界上是独一无二的，在该单项技术领域我们可位列全球第一。这得益于改革开放以来国家对航空航天基础科研设施的持续投入，使我们在风洞建设规模和技术创新深度上都实现了历史性跨越。”

尚祖铭对《环球时报》记者表示：“风洞的技术突破是有里程碑意义的，可以说，没有这些在地面模拟的万次飞行所积累的宝贵数据和经验，就不可能有国产低空飞行器如今翱翔蓝天的‘空中奇迹’。”

尚祖铭强调：“最大的技术突破在于实现了传统航空风洞与新型风墙系统的深度融合。这使得我们既能进行高精度的定量气动数据测量，又能有效模拟低空复杂多变的气流环境，对飞行器性能进行全面评估。”该风洞拥有8米×6米的庞大实验区，是目前国内可承载中型乃至中大型飞行器进行抗风性能测试的单体面积最大的工程化风洞设施，其风墙系统的规模在全球同类设施中也居于领先地位。

尚祖铭在接受《环球时报》记者采访时，明确了该设施的独特定位与战略意义：“我们这座风洞的使命非常清晰——专注于低空飞行器的气动研究，核心目标是服务大湾区蓬勃发展的低空经济产业。”他表示，行业发展长期存在痛点：国内顶尖的风洞资源（生产型风洞）主要服务于国家重大航空航天型号任务。“低空飞行器研发企业，尤其是南方的民营企业，长期以来很难获得这些国家级资源的测试支持。可以说，在南方，特别是粤港澳大湾区，服务于产业化的生产型风洞资源几乎是空白。”

尚祖铭表示，“这座风洞的建成启用，标志着中国在低空经济领域拥有了首个专门面向产业化需求的‘生产型风洞’，让大湾区的企业能够在家门口获得高效、便捷的检测服务。”他进一步强调：“在低空飞行器面临的特殊气动问题研究上，全球包括中美都处于探索阶段。通过这座风洞平台联合国内优势技术力量进行攻关，我们在飞行安全性和关键气动问题的解决能力上，已经取得了领先半个身位的优势。”

工作人员正在风洞前测试无人机

攻克“卡脖子”难关

低空飞行器，尤其是电动垂直起降飞行器（eVTOL），其运行环境和飞行模式带来了与传统航空器截然不同的气动难题。尚祖铭系统性地梳理了当前面临的五大核心技术挑战。

首当其冲的是分布式动力效率瓶颈。低空飞行器普遍采用多旋翼/多桨设计以提高安全冗余，“但这也导致单桨效率相对较低，使得整个动力系统天生存在效率不足的问题，直接影响飞行器的续航里程和运营经济性。”

其次是多桨干扰的极端复杂性，多个旋翼/螺旋桨之间、桨叶与机身结构之间产生的复杂气动干扰，包括转向差异、相位控制、涡流相互作用等，都需要极其深入细致的研究。

第三大挑战是垂直起降特有的过渡态飞行安全风险。“从悬停状态转换到前飞巡航状态的过渡阶段，气动特性极为复杂且不稳定，是事故的高发期，美国V-22‘鱼鹰’运输机历史上多次严重事故均与此阶段相关。”

第四项挑战是城市复杂环境的强适应性要求。“低空飞行器主要在城市楼宇峡谷、人口密集区运行，其遭遇的湍流、阵风（切片风阵）、下洗气流等复杂环境远超传统航空器的飞行空域预期。”

最后是噪声控制与公众舒适性挑战。“低空飞行器产生的噪音直接关系到公众接受度和商业运营的可行性。若因噪音问题引发居民投诉，迫使进行设计修改，将大幅推高研制成本。”

尚祖铭向记者详细介绍了该风洞在攻克这些“卡脖子”难题上的独特能力：“传统的大型航空风洞难以精确模拟城市峡谷中那种高度不规则的‘切片风阵’等复杂瞬变气流；而一些新兴、专注于模拟复杂气流的风墙系统，往往又难以达到进行高精度定量气动测试所需的流场品质要求。我们这座复合型风洞成功融合了两者的优势，实现了对低空飞行器在真实复杂环境下性能的高精度测量与评估。”

针对行业面临的另一个痛点——高昂的测试成本和标准缺失，广天院风洞技术负责人孙良宝坦言：“传统航空风洞进行一次高规格测试，成本动辄达到百万量级。而许多低空飞行器原型机或早期产品的造价本身可能也只有两三百万人民币，企业根本无力承担如此高昂的测试费用。因此，我们的首要任务之一，是与产业界紧密合作，共同制定一套适合低空飞行器研发特点、经济可行的新测试标准体系，涵盖从模型设计规范到抗风性能测试方法等全流程创新。”

据《环球时报》记者了解，广天院已联合国内多家低空飞行器研发机构、高校和产业链企业，共同启动了低空飞行器风洞试验标准化体系的共建工作。

撬动三千亿市场的低空经济圈

该风洞的启用，其产业带动效应正在迅速显现。据尚祖铭透露，目前广天院已接到深圳海关、小鹏汇天、威凯检测等10余家单位的测试需求，其意义远不止于提供一个测试场所，更在于围绕风洞构建起一个完整的低空经济创新生态圈。

依托广州南沙得天独厚的区位优势，广天院正全力打造覆盖研发全链条的一站式服务基地。尚祖铭描绘了蓝图：“从数值仿真计算集群提供的前端设计支持，到室内风洞实验室进行关键气动验证，再到走出风洞大门即可利用配套的外场试飞基地进行实际飞行测试，配合先进的5G-A通感一体网络和精密测风雷达，我们真正实现了低空飞行器研发的‘设计-仿真-风洞验证-试飞’闭环。”这一独特且完善的研发环境正形成强大的“磁场效应”，吸引着低空经济产业链上下游企业加速向广州聚集。

针对低空飞行器领域以创新民企为主、普遍“抗风险能力弱”的痛点，广天院创新性地联合相关保险公司推出专属的科技保险产品。“通过我们风洞实验室的严格测试以及半实物仿真等验证环节后，企业研发的飞行器原型即可获得相应的试飞风险保障，”尚祖铭解释道，“这能极大减轻企业，特别是像eVTOL这类前沿领域民营企业的后顾之忧，为创新保驾护航。”

值得注意的是，在倾转旋翼等代表未来方向的前沿布局上，2021年专家研讨曾判定中国与欧美存在3-10年的技术差距。为加速追赶并降低行业整体研发风险，广天院推出“湾区1号”风洞试验数据共享平台，并自主研发了具有代表性的倾转旋翼验证机。

尚祖铭表示：“我们采用‘清点权益’的创新模式，在保护核心知识产权的同时，将大量基础性、共性技术的气动试验数据向全球研究者和产业伙伴开放共享。这类似于西方国家当年在研发新型战斗机前，通过一系列验证机项目降低全行业技术风险的策略。这个验证平台，正是我们加速突破关键技术瓶颈、实现协同创新的关键载体。”

对于低空经济的产业前景，尚祖铭充满信心：“低空经济规模未来可能超过3000亿元，影响深远。”

他特别以中国新能源汽车产业的崛起历程作为类比：“我们有最活跃的市场、最密集的企业集群和最有力的政策支持。”

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