3月27日，記者從西北工業(yè)大學(xué)獲悉，該?？仗煳⒓{系統(tǒng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在飛行器減阻方面取得突破性進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)通過模仿我國(guó)庫(kù)姆塔格沙漠特有的舌狀分形沙壟結(jié)構(gòu),，設(shè)計(jì)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(guó)際報(bào)道的最高水平提高了52%,。

△仿沙壟舌形分形結(jié)構(gòu)貼膜與結(jié)構(gòu)顯示圖

為何選擇沙漠作為仿生對(duì)象,？

研究團(tuán)隊(duì)何洋教授介紹，沙粒在風(fēng)的搬運(yùn)堆積下自然形成沙壟,，并在沙壟表面形成了具有一定起伏規(guī)律的地貌結(jié)構(gòu),。而自然界遵循最小阻力原則，即所有的物質(zhì)都會(huì)沿著最小阻力路徑運(yùn)動(dòng),。這說明風(fēng)在通過這些地貌結(jié)構(gòu)形成的路徑中時(shí)能量損失最小,，也就意味著這種沙壟結(jié)構(gòu)表面對(duì)風(fēng)的阻力最小。5年來,，團(tuán)隊(duì)多次前往新疆,、甘肅、內(nèi)蒙古的沙漠地形開展實(shí)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?jǐn)?shù)據(jù)，最終選定庫(kù)姆塔格沙漠作為研究對(duì)象,。

△庫(kù)姆塔格沙漠沙壟形狀特征

庫(kù)姆塔格沙漠橫臥于阿爾金山與羅布泊之間,，受獨(dú)特地形影響，8級(jí)以上大風(fēng)天數(shù)占全年近三分之一,，且來風(fēng)方向并不固定,，因此其沙壟表面形成了世界獨(dú)有的“舌形分形結(jié)構(gòu)”。這種特殊的風(fēng)向條件和不同尋常的結(jié)構(gòu)賦予了團(tuán)隊(duì)研究靈感。

知道仿生對(duì)象≠能做出仿生對(duì)象

研究團(tuán)隊(duì)基于無量綱粘性長(zhǎng)度的縮放,，經(jīng)建模及模擬驗(yàn)證設(shè)計(jì)出了仿沙壟分形微納結(jié)構(gòu),。針對(duì)現(xiàn)有的微納結(jié)構(gòu)加工方式靈活度低、難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)型加工的問題,，團(tuán)隊(duì)在前期掌握了MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）芯片制造技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,，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(shí)現(xiàn)了多層高深異構(gòu)復(fù)合微結(jié)構(gòu)的精確制造,。

△仿沙壟舌形分形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

檢測(cè)報(bào)告：減阻效果超過已知公開報(bào)道的最高水平

團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)、設(shè)計(jì)搭建了國(guó)際首座高分辨力微納減阻測(cè)量風(fēng)洞,，為微納結(jié)構(gòu)流動(dòng)測(cè)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(dòng)摩擦力大小相當(dāng),，為公開報(bào)道國(guó)際風(fēng)洞剪切力測(cè)量的最好結(jié)果,。

△實(shí)驗(yàn)室已建成的微納減阻測(cè)量風(fēng)洞

經(jīng)多輪試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終翼型葉柵空氣動(dòng)力學(xué)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室出具檢測(cè)報(bào)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(bào)道的最高水平,?！痹u(píng)議專家高度評(píng)價(jià)該項(xiàng)目為“研究工作取得突出結(jié)果，建議拓展工程應(yīng)用”。