攻克重大科技難題

空氣動力學國家重點實驗室位于全國著名的科技城——四川省綿陽市。2007年，中國空氣動力研究與發展中心正式啟動“空氣動力學國家重點實驗室”的建設論證工作，依據“從國民經濟發展重大項目凝練出的空氣動力學創新理論和前沿技術問題為重要研究方向”的學術思想，空氣動力學國家重點實驗室依靠設備、人才、技術優勢，面向國家戰略需求，以制約航空航天發展、地面交通與風能利用、大型風洞設計等的瓶頸問題為牽引，結合風洞實驗、數值計算、飛行力學三大手段，構建空氣動力學基礎理論研究體系，針對性地解決重大科技難題。

2008年5月，經科技部批準，實驗室開始籌建。2009年7月，在克服“5·12”特大地震災害帶來的種種困難后，實驗室正式掛牌成立。2011年11月16日，實驗室順利通過了國家科技部組織的專家組評審，正式進入運行期。

經過多年的發展，目前實驗室已形成計算空氣動力學與飛行器流動機理問題研究、低速空氣動力學、國家大型空氣動力學基礎條件平臺關鍵技術研究的三大研究方向。

計算空氣動力學與飛行器流動機理問題研究

該方向的主要研究內容包括：加權緊致非線性格式和耗散緊致格式等高精度算法研究，內點格式匹配的邊界格式、網格導數求解方法等研究，大規模并行計算技術，高精度結構網格和混合網格數值風洞軟件系統開發，LES/DES等先進計算模型研究等。

目前，在該研究方向下已形成由張涵信領導的高精度計算方法及復雜流動機理研究團隊、由桂業偉領導的氣動熱與熱防護研究團隊、由陳堅強領導的高超聲速氣動力數值模擬技術與應用研究團隊。

復雜流動機理及高精度計算方法研究是目前飛行器設計中的學科前沿問題。高精度計算方法及復雜流動機理研究團隊利用分離流場的高精度數值模擬和理論研究為飛行器優化設計提供了一定參考。團隊已建立了非定常分離流的理論，給出了非定常分離的判據與一系列三維非定常固定壁面分離拓撲結構的計算結果。針對復雜多尺度非定常流動的計算需求，團隊發展了若干高階精度、高分辨率的數值方法；并設計了一類具有譜分辨率的線性和非線性緊致格式，發展了分段多項式映射函數法等。此外，團隊還提出了封閉極限流面的新概念；揭示了一系列復雜非定常流動分離和旋渦運動的機理；建立了NS方程、動力學方程、控制律緊耦合的計算機制等。

在熱安全相關研究平臺建設方面，氣動熱與熱防護團隊發展了高超聲速氣動熱環境數值模擬軟件、氣動熱和燒蝕熱防護快速分析軟件等多套具有完全自主知識產權的軟件平臺；在試驗研究方面，團隊發展了基于導熱反問題的超聲無損測溫/測熱新方法與新技術，建立了較為系統的飛行器熱安全問題研究體系。團隊先后獲得國家及部委級科技進步獎20多項。近5年發表論文160多篇，取得國家版權局軟件著作權登記4項，申請專利10多項等。

在高超聲速流動數值模擬方法方面，高超聲速氣動力數值模擬技術與應用團隊致力于網格生成技術、高超聲速復雜流動數值模擬方法、氣動/運動/控制等多學科耦合計算方法研究。在軟件建設方面，團隊研制了多個具有自主知識產權的高超聲速氣動力計算軟件。在流動機理研究及工程應用方面，團隊所發展的方法及軟件已廣泛應用于高超聲速流動機理和復雜飛行器的高超聲速氣動力特性的預測和評估研究，主要包括：常規靜態氣動力特性、動態氣動力特性、RCS噴流干擾特性等多物理效應對氣動力的影響。自2000年以來，團隊已在國內外期刊、會議上發表高超聲速氣動力數值模擬技術與應用研究方面的學術論文近100篇，此外，還取得了各類科技成果獎10余項、完成了100余項研究項目。

低速空氣動力學研究

低速空氣動力學主要研究內容包括：新型流動主動控制技術理論和關鍵技術研究，高效風力葉片翼型設計方法，典型風力機流場結構和流動機理等。

該方向主要研究團隊有王勛年領導的氣動聲學試驗研究團隊、肖京平領導的風能利用研究團隊、李明領導的飛行器結冰與防除冰試驗技術研究團隊等。

氣動聲學試驗研究團隊主要承擔5.5米×4米航空聲學風洞的運行與能力開發，為航空、航天、航海、軌道交通等領域提供氣動噪聲試驗服務和技術保障。在試驗研究方面，團隊在5.5米×4米聲學風洞建立了氣動噪聲測試與識別技術，適應于不同尺度的試驗對象，具備氣動噪聲和常規氣動力試驗能力。在項目研究方面，團隊承擔了原國家“973”、國家自然科學基金、氣動噪聲預研等研究任務；在國內外期刊和會議上發表論文30余篇。

風能利用研究團隊率先在國內研制小型風力發電機，對30多種國產小風機進行了研究或氣動性能檢測。在大型風力機研制方面，團隊具備風力發電機組的翼型、葉片、風輪的性能載荷計算、氣動外形優化設計和結構響應計算的能力，負責了新疆金風、浙江運達等公司600千瓦、750千瓦、800千瓦、1200千瓦風電機組的氣動設計、結構設計和試驗評估工作；先后組織或參與了國家“六五”至“十五”風能科技攻關項目和原“863”風能相關項目的研究工作，并和意大利、瑞典、荷蘭、英國等國合作進行了三元流、偏航特性等基礎研究。

在飛行器結冰與防除冰基礎問題研究方面，飛行器結冰與防除冰試驗技術研究團隊開展了過冷水滴運動、變形、碰撞、飛濺、溢流的動力學特性研究，開展了結冰過程的相變特性研究，對飛機結冰冰相特性進行了分析；在結冰數值模擬理論與方法研究方面，建立了結冰計算的二維和三維計算方法，開展了計算方法的驗證；在結冰風洞試驗模擬與測量技術研究方面，開展了結冰風洞氣流場和云霧場校測、標模試驗驗證和相似準則研究。團隊已經完成或正在承擔多項國家自然科學基金、民機預研等研究任務，在國內外期刊和學術會議上發表論文20余篇。

國家大型空氣動力學基礎條件平臺關鍵技術研究

該方向主要研究內容包括：低溫風洞運行的傳熱傳質及其流體動力問題研究，風洞氣流脈動的產生機理和抑制方法研究，超聲速低噪聲風洞噴管流動研究等。

該方向主要研究團隊有廖達雄領導的大型風洞氣動設計技術研究團隊、何開鋒領導的飛行力學與仿真評估技術研究團隊、陳德華領導的大飛機風洞試驗與飛行相關性研究團隊。

大型風洞氣動設計技術研究團隊以國家大型風洞建設需求為牽引，長期致力于風洞流場精細化設計研究、氣流脈動機理及抑制技術研究和特種風洞設計技術研究。先后開展了低速射流降噪研究、低噪聲風扇設計研究、透射壁聲學試驗段氣動與聲學特性研究等，形成了橫跨亞跨超速域的風洞氣動設計技術體系，打造了一個具有一流設計研究能力的團隊。近年來，團隊先后完成了2米×2米超聲速風洞、3米×2米結冰風洞、5.5米×4米航空聲學風洞、0.6米×0.6米連續式跨聲速風洞、0.3米低溫風洞等多座風洞關鍵技術攻關研究。獲得國家科技進步獎二等獎1項，部委級科技進步獎一等獎等，在國內外期刊上發表論文20余篇。

在飛行器氣動力/熱參數辨識關鍵技術研究方面，飛行力學與仿真評估技術研究團隊率先在國內開發了具有自主知識產權的飛行器氣動力參數辨識軟件，用于多型航空航天飛行器、飛船返回艙的氣動參數辨識。近年來，團隊將系統辨識理論和方法拓展到氣動熱參數辨識和工程湍流模型參數辨識，深入開展了集員辨識方法和基于遺傳算法的辨識方法研究。在航空航天飛行器飛行力學研究方面，結合理論分析、風洞試驗、數值計算和模型飛行試驗手段，團隊創新性地開展了“飛機失速/尾旋特性預測系統”研究。在飛行器氣動/飛行性能評估技術研究方面，團隊開展了飛行器氣動/飛行性能評估流程體系、評估標準、評估規范及方法研究；開發了通用數字飛行仿真系統等評估工具。在數據關聯分析與再利用研究方面，團隊提出了基于數學模型的氣動力數據融合思路；掌握了正交最小二乘、神經網絡、支持向量機等關聯建模方法等。

大飛機風洞試驗與飛行相關性團隊以多項國家重點大型飛機研究需求為牽引，長期致力于風洞試驗與飛機全尺寸飛行數據相關性研究。先后開展了邊界層轉捩、超臨界機翼的雷諾數影響及修正等研究工作。團隊在國內大型飛機風洞試驗技術研究領域居于領先地位，并與歐洲跨聲速風洞（ETW）、俄羅斯中央流體力學研究所（TsAGI）等眾多國際著名風洞試驗機構長期保持著密切交流，發展了大型飛機、戰斗機、導彈等飛行器的試驗數據修正方法，為眾多重點型號研制作出突出貢獻。團隊近年來獲得部委級科技進步獎5項，國家發明專利5項，國防發明專利10項，取得軟件著作權1項，在國內外核心期刊上發表論文60余篇。

現在，實驗室已成為亞洲規模最大的空氣動力研究機構，未來實驗室將繼續以三大研究方向為基點不斷進行探索，為國家領域發展建設提供強大的技術、人才支撐。