叶正寅, 洪 正, 武 洁

(西北工业大学, 西安 710072)

0 引 言

对于常规民用飞机而言，阻力增加1%就会在一次飞行中额外多消耗3 T的燃油，在相同起飞重量的情况下，会缩短120 km的航程[1]；对于相同起飞距离，升阻比提高1%，意味着可以增加14个乘客[2]。在构成民用飞机阻力的成分中，表面摩擦阻力占到了50%[3]。层流边界层的摩擦阻力远小于湍流边界层。研究表明[3]: 飞机机翼、平尾、垂尾和短舱分别贡献了总阻力的18%、4%、3%和3%。如果层流边界层在这些部件表面上能够达到20%、30%甚至40%的比例，则飞机阻力分别能够减少8%、12%甚至16%。因此，推迟边界层的转捩在飞行器减阻方面具有很大的实际价值。

在目前已知的边界层控制手段中，有吹/吸气控制[4]、表面沟槽控制[5-7]、振荡射流控制[8-9]、振荡洛伦兹力控制[10]、展向变形的行波法控制[11-13]、流向变形控制[14-15]、展向粗糙带控制[16]、边界层燃烧[17]等。当然，在航空领域的工程应用方面，目前最主要的途径仍然是通过设计层流机翼的方法推迟转捩的发生[18]。为了实现层流的有效控制，边界层的控制方法是当前的重点研究方向。但是，一些手段在向实际应用推广的过程中存在很大的难度和代价，如展向行波法、洛伦兹力控制技术[13]。

层流的被动控制方法具有成本低的特点，上述沟槽控制转捩的方法、粗糙表面的方法都属于被动控制措施。事实上，人们甚至在高速流动中，也仍然在探索有效的被动控制方法[19-20]。

是否存在更直接的边界层控制思路？自然界是人类寻求灵感的源泉，正如文献[21]中所讲，人类在发展飞行器的历史进程中，从鸟类飞行中得到过多种启示,鸟类的羽毛经过千万年的进化，仍然蕴藏着许多奥秘。……