由于新的发现，超音速飞行器可能会变得更强、更快、更耐用

由于新的发现，超音速飞行器可能会变得更强、更快、更耐用

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腾讯

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https://new.qq.com/rain/a/20250403A02VL900

高超音速飞行器是未来航空航天领域的关键技术，其设计面临着极端温度、压力和振动等挑战。最近，一项发表在《物理评论流体》杂志上的研究揭示了高速气流的惊人特性，这一发现可能为设计更强、更快、更耐用的高超音速飞行器提供重要参考。

在这项研究中，研究人员使用三维模拟技术揭示了快速移动的锥体周围的意外干扰。研究表明，在高超音速（超过5马赫）条件下，双锥体上方的气流会失去对称性。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的航空航天工程师Irmak Taylan Karpuzcu表示：“无论流动几何形状如何，过渡流本质上都是三维的、不稳定的。21世纪初的实验虽然在3D中进行，但由于传感器数量的限制，无法提供足够的数据来确定任何3D效果或不稳定性。”

研究团队利用德克萨斯高级计算中心的Frontera超级计算机，模拟了一个锥形物体（通常用作高超音速飞行器的简化模型）周围的气流在高速下的三维变化。他们研究了单锥和双锥，这有助于科学家研究多重冲击波是如何相互作用的。

Karpuzcu指出：“通常情况下，你会认为锥体周围的流动是同心带，但我们注意到，在单锥体和双锥体形状的激波层内，流动都出现了断裂。”这些断裂在锥体的顶端尤其普遍。在高速下，激波更靠近锥体，将空气分子挤压成不稳定的层，并放大气流的不稳定性。

研究团队通过运行一个程序来跟踪每个模拟空气分子，并捕捉分子之间的碰撞如何影响空气流动，从而证实了他们的发现。Karpuzcu说：“随着马赫数的增加，激波会更靠近表面，并促进这些不稳定性。在每种速度下运行模拟都太昂贵了，但我们确实以6马赫的速度运行了模拟，没有看到气流中断。”

这些发现可能会影响到用于航运、武器和运输的高超音速飞行器的设计考虑，因为工程师需要考虑新观察到的不连续性。