在西北工業大學友誼校區西門附近，有一個看似不起眼卻別有“洞天”的實驗室——翼型、葉柵空氣動力學國家級重點實驗室(以下簡稱實驗室)。

“簡單地說，我們實驗室是研究如何讓飛機飛得更快、更高、更遠的。這就需要能在地面模擬飛機空中飛行并獲取其受力特性的實驗裝置，也就是通常說的風洞。”實驗室主任韓忠華教授說，“現代飛機的研制離不開風洞試驗，天上有什么樣的飛機，地面就對應有什么樣的風洞。高品質的風洞是國家的戰略資源，航空大國無一不是風洞設備的大國。”

推動我國航空科技高水平自立自強

一架飛機能否完美地飛行是由很多因素決定的，其中飛機翼型和葉柵，是飛機在藍天上飛翔的重要因素。

“相比飛行試驗，風洞試驗更經濟、更安全。”實驗室副主任高永衛教授說，“我們的模擬裝置是根據相對運動原理建立的，采用飛機不動、氣流高速吹過的方式，模擬飛機在空中飛行時所受的空氣動力。”

風洞聽起來簡單又好玩，卻融入豐富的高科技元素，建造難度比我們想象的要大得多。以往的高速風洞是通過高壓氣罐來提供氣源，從而產生高速氣流。由于氣源的容量有限，吹風的時間和氣流的穩定程度都受到了較大的限制——“吹一口氣就結束了”，無法滿足高品質風洞試驗的要求。“因而，能夠提供持續穩定氣流、大大延長實驗時間的增壓連續式高速風洞就成為研究的重點。”韓忠華說，建設增壓連續式風洞存在多個學科難點，高壓比、大流量的軸流壓縮機就是一個難以解決的問題。

20世紀90年代，國內還沒有針對大型風洞設計制造的軸流壓縮機。更困難的是，軸流壓縮機沒有用在風洞上的先例，使用經驗為零，同時軸流壓縮機在工作過程中又更易遇到喘振工況。

“這一現象就如同哮喘，設備內出現周期性的出風和倒流，使壓縮機葉片極易疲勞，多數葉片在很短的時間內就會斷裂，后果不堪設想。以往的防喘振措施，在風洞內都無法使用。”高永衛說，在沒有先例支撐的情況下，一時間軸流壓縮機的喘振保護成為最大的“攔路虎”。

風洞設備環環相扣，一個小小的調整就可能牽一發而動全身，影響設備整體建設的成功。這就需要經過嚴謹的反復論證、大量的計算研究以及精益求精的施工和調試，來調整和優化軸流壓縮機的防喘振措施。

西工大科研人員潛心研究，集智攻關，終于得出了可行性方案，并通過實際測試證明能夠有效保護風洞的壓縮機不進入喘振邊界。

1992年，國家決定在西工大建立翼型、葉柵空氣動力學國家級重點實驗室，并于1996年建成投入運行。如今，這里誕生了亞洲最大的低速翼型風洞、國內第一座增壓連續式高速翼型風洞、國內高校首座連續式高速平面葉柵風洞、國內首臺軸流式雙排對轉壓氣機試驗裝置以及國內唯一一套從翼型、葉柵和機翼設計、評估、風洞試驗驗證到形成數據庫的設計體系和面向新一代高性能飛行器與發動機的先進翼型、葉型譜系數據庫，為國家飛行器研制提供了“高速公路”。

把核心技術掌握在自己手里

“設計飛機必須先有翼型，翼型是飛機氣動力的基因和靈魂。”韓忠華說。

翼型是構成各種飛機機翼和其他翼面的基本要素，翼型的空氣動力學性能直接影響飛行器的飛行性能和飛行品質。翼型設計技術已經成為飛機機翼、直升機旋翼以及螺旋槳設計的一項關鍵核心技術。

20世紀80年代以來，翼型在飛機設計中的關鍵作用凸顯，國外先進翼型數據很少公開。在這種情況下，自主攻克先進翼型技術難關成為我國飛行器研制發展的關鍵一環。實驗室先后自主設計了國內第一個自然層流翼型、第一個低阻超臨界翼型、第一個高升力螺旋槳翼型系列、第一個水下低噪聲螺旋槳翼型系列和第一個通用直升機旋翼翼型系列等，設計方案應用于無人機和干線飛機、支線飛機、無人水下航行器螺旋槳等眾多領域，成果達到國內乃至世界領先水平。

葉柵是航空發動機的重要組成部分。葉柵的氣動性能直接決定了發動機旋轉做功部件壓氣機與渦輪的品質，葉柵及葉型的設計技術是航空發動機研制的關鍵核心技術之一。

“研究發展先進翼型、機翼及翼身融合設計方法，能夠為我國自行研制高性能飛機、直升機提供先進的空氣動力學設計技術基礎。而先進葉型、葉柵及其氣動布局技術，則可為我國航空發動機核心機研制提供必要的技術支撐。”高永衛說。

實驗室在面向國家重大戰略發展需求的科研攻關中，先后突破了翼身融合飛機布局設計、翼型譜系化設計、百維級全局氣動優化設計、寬速域機翼氣動設計、仿生撲翼設計等關鍵技術，形成了飛行器空氣動力和航空發動機內流動力學分析與設計以及學科交叉研究體系。實驗室共獲得國家科技進步獎一等獎2項、二等獎4項，國家技術發明獎二等獎3項及幾十項省部級獎項，為我國航空領域的科研攻關提供了強有力的技術支撐。

在國家需要時刻勇挑重擔

運-20在研發中需要滿足空投空降相關的重要戰術技術指標，而這些指標需要有一定的實驗條件來進行驗證和改良。在國家需要的時刻，西工大接下了重擔，僅僅半年時間快速改造了原有的風洞，用于運-20實驗，為國家重器的研發工作開通了“快速通道”。

回憶起當時的情景，高永衛感慨地說：“學校高度重視這項任務，我們實驗室更是責無旁貸，在密集繁重的研究任務中為‘大運’開辟了綠色通道，當時就決定這個風洞只做運-20的實驗，隨時待命。”

“C919飛機的研制過程中，國外查不到可借鑒的先進翼型數據，國家組織了全國的力量搞翼型，因為民航客機必須突破超臨界機翼設計這項核心關鍵技術。”韓忠華說。

實驗室作為大型客機聯合工程隊認可的三個主要團隊之一，承擔了C919飛機翼型與機翼設計的科研攻關工作，為中國首架具有自主知識產權的大型噴氣式民用飛機的關鍵技術突破作出了突出貢獻。

“還記得在慶祝中華人民共和國成立60周年閱兵式和慶祝中國人民解放軍建軍90周年閱兵上亮相的、由西工大研制生產的無人機方隊嗎?”實驗室副主任許和勇教授自豪地說，“它們所使用的翼型也都來自我們實驗室。”

不僅如此，國產商用大涵道比渦扇發動機、新一代高推重比發動機等眾多型號的發動機葉型的研制，都有實驗室的貢獻。

“在某型號飛機發動機的研制過程中，發動機的風扇葉片出現了意外情況，研發工作面臨困難。我們實驗室接受了相關任務，在葉柵風洞進行吹風試驗，開展葉片改型等工作。”實驗室副主任高麗敏教授回憶。

實驗室的葉柵氣動專家們還深度參與了我國第三代、第四代航空發動機與國內首臺商用大涵道比渦扇發動機CJ1000發動機的研制過程，已掌握多種先進葉型設計技術，能夠為我國飛機更強健的“心臟”提供有力支持。