在本月發(fā)表于《航空學(xué)報(bào)》的一篇同行評(píng)議論文中，中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心研究員黃江濤領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一項(xiàng)革命性的軟件設(shè)計(jì)方案，他們表示，這將幫助克服隱形飛機(jī)研發(fā)過程中面臨的一大障礙。

這一新型平臺(tái)使飛機(jī)設(shè)計(jì)師能夠自由增加設(shè)計(jì)變量，卻無需提升計(jì)算負(fù)荷，這一突破長(zhǎng)期被航空界認(rèn)為是“不可能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)壯舉”。中方研究團(tuán)隊(duì)的這一創(chuàng)新，被視為破解了所謂的“維度魔咒”，他們以美國海軍X47B試驗(yàn)型隱身無人機(jī)為例，說明了該系統(tǒng)的運(yùn)作原理。

“采用帶進(jìn)氣道的X47B外形開展基于表面靈敏度的大規(guī)模設(shè)計(jì)變量氣動(dòng)隱身優(yōu)化，優(yōu)化外形相對(duì)于初始外形阻力、RCS大幅度下降，總壓恢復(fù)系數(shù)少量提升，優(yōu)化后進(jìn)氣道彎度增加，RCS減縮效果顯著且保持了初始進(jìn)氣道的良好的總壓恢復(fù)和總壓畸變性能?！?/p>

黃江濤團(tuán)隊(duì)表示，優(yōu)化結(jié)果表明，他們所建立的基于阻抗邊界條件表面靈敏度的氣動(dòng)隱身優(yōu)化方法能夠?qū)崿F(xiàn)考慮吸波材料涂覆的大規(guī)模設(shè)計(jì)變量氣動(dòng)隱身優(yōu)化，為低可探測(cè)飛行器設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。

2012年12月10日，美國海軍發(fā)布拍攝照片，在大西洋一個(gè)未公開的位置上，X-47B無人空戰(zhàn)系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)在“杜魯門”號(hào)（CVN 75）航空母艦的甲板上滑行。 視覺中國

X47B是人類歷史上第一架無需人工干預(yù)、完全由電腦操縱的“無尾翼、噴氣式無人駕駛飛機(jī)”，也是第一架能夠從航空母艦上起飛并自行回落的隱形無人轟炸機(jī)。X47B于2011年首飛，并在2013年成功完成了一系列的地面及艦載測(cè)試。不過，由于未能解決隱身性能、空氣動(dòng)力學(xué)和推進(jìn)力之間的平衡問題，該項(xiàng)目于2015年被取消。

如今，中方團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的軟件設(shè)計(jì)方案，對(duì)740個(gè)變量進(jìn)行了顯著改進(jìn)，包括降低飛行阻力和雷達(dá)特征的措施，以及在保持氣流穩(wěn)定性的同時(shí)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力。

諸如機(jī)翼前緣和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道等飛機(jī)部件的外形設(shè)計(jì)，直接影響著兩大關(guān)鍵性能——飛機(jī)的飛行平穩(wěn)性以及被敵方雷達(dá)探測(cè)到的難易程度。

黃江濤及其同事表示，平衡氣動(dòng)特性和隱身特性仍然是現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。過去，傳統(tǒng)的全局優(yōu)化算法面臨維度災(zāi)難問題，隨著設(shè)計(jì)變量數(shù)量的增加，計(jì)算復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，黃江濤團(tuán)隊(duì)基于阻抗邊界條件提出了一種適用于大規(guī)模設(shè)計(jì)變量?jī)?yōu)化的幾何靈敏度計(jì)算方法，使設(shè)計(jì)變量梯度計(jì)算代價(jià)與設(shè)計(jì)變量數(shù)徹底無關(guān)，詳細(xì)推導(dǎo)了幾何靈敏度的求解表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)了部分吸波材料涂覆時(shí)的RCS表面靈敏度計(jì)算，梯度校核表明基于表面靈敏度的梯度計(jì)算方法與有限差分法吻合良好，具有較高精度。

X47B外形及設(shè)計(jì)變量位置 論文截圖

目前，美國推進(jìn)開發(fā)第六代戰(zhàn)機(jī)的“下一代空中優(yōu)勢(shì)”（NGAD）項(xiàng)目正面臨停擺風(fēng)險(xiǎn)，而盡管美國總統(tǒng)特朗普今年3月已宣布由波音公司來生產(chǎn)“下一代空中優(yōu)勢(shì)”戰(zhàn)斗機(jī)，即第六代戰(zhàn)機(jī)，并將新一代戰(zhàn)機(jī)命名為F-47，但該計(jì)劃也可能面臨延期。

與此同時(shí)，從去年年底起，兩架中國新款飛機(jī)在成都和沈陽首飛的影像就開始在網(wǎng)上流傳，海內(nèi)外眾多網(wǎng)民和外媒都對(duì)其造型、性能乃至影響予以了極大關(guān)注。

據(jù)悉，在此次研究過程中，黃江濤團(tuán)隊(duì)沒有依賴原始計(jì)算能力，而是采用了一種類似DeepSeek的、強(qiáng)調(diào)效率的方法。

例如，他們運(yùn)用統(tǒng)一場(chǎng)建模技術(shù)，將雷達(dá)吸波材料直接集成到氣動(dòng)靈敏度方程中；重復(fù)使用電磁場(chǎng)解，并將萬億級(jí)計(jì)算轉(zhuǎn)化為可管理的矩陣運(yùn)算。

黃江濤團(tuán)隊(duì)表示，隨著全球國防預(yù)算的飆升，這種新的設(shè)計(jì)軟件方案可能幫助中國節(jié)省大量時(shí)間和資源，“為低可探測(cè)飛機(jī)的發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)支持”。

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