位于地面的“空中考场”
探访全国首个低空飞行器复合型风洞
从侧面远观风洞整体。
闭口试验段内的飞行器模型。
48个风机构成的工业级风墙。
可视化演示系统。 受访单位供图
广东省广州市南沙区，坐落于中国科学院明珠科学园的广东空天科技研究院（简称广天院）内，我国首个专注低空飞行领域的复合型风洞近日正式落成启用。该风洞创新性地融合了航空级风洞和工业级风墙系统的优势，以48个风机编织出“城市风网”，为飞行汽车、无人机等低空飞行器模拟出最严苛的“空中考场”，填补了从实验室到真实场景验证之间的基础设施空白。
低空经济是新质生产力的典型代表，自2024年起，已连续两年被写入政府工作报告。以习近平同志为核心的党中央高度重视低空经济发展，党的二十届三中全会对发展低空经济提出明确要求。
在低空飞行器的研发和测试过程中，风洞试验是至关重要的环节。广天院这一低空飞行器复合型风洞具备哪些技术优势？它将如何推动低空经济发展？让我们一起探访。
为低空飞行器量身定制，填补试验领域空白
走进广天院风洞所在的厂房，首先映入眼帘的是一面由48个风机组成的工业级风墙。这些风机形似飞机的引擎，整齐排布而成的矩阵足有两层楼高。
从侧面远观，整个风洞形似一个巨大的蓝色“喇叭”——较窄的“吹气口”朝向建筑物的大门；最宽处的“喇叭口”位于整个建筑物的最内侧，覆盖着一层黑色的滤网。
该风洞全长为47米，主要分成三个部分——风洞入口整流段，这是最高的一段，高12米，宽14米；闭口试验段，这是中间最窄的部分，也是试验区域，纵深为10米，宽4.5米，高3.5米；最外面的风墙，宽8米，高6米，是一个由48个风机构成的矩阵。
广天院低空飞行器风洞试验平台技术负责人孙良宝介绍：“做试验时，一般是将低空飞行器的1∶1模型或是等比例缩小后的模型放在闭口试验段，由风墙向外吹风，把空气‘吸’进风洞。入口段的滤网可起到过滤空气中杂质的作用，整流段的蜂窝器和滤网则可以消除涡流，保证闭口试验段气流的均质。”
孙良宝进一步解释，闭口试验段最窄，风速也最大，可以模拟出5米/秒到50米/秒的风速，最高风速相当于15级风。风墙风场的风速可达17米/秒，能精准模拟7级风的持续风、阵风、切向风等多样化测试情形，满足7级风抗风性试验要求，为飞行器安全性能提供硬核保障。
作为航空航天领域研发的核心基础设施，风洞被誉为“飞行器的摇篮”，在飞行器设计验证、气动布局优化、气动参数测量等环节发挥着不可替代的作用。业内有“一代风洞，一代飞行器”的说法，意指风洞能力的代际跃升，是支撑新一代飞行器技术实现的前提。
我国是风洞应用大国。广天院综合管理部主任樊苏君展示的一份资料显示，目前我国一些研究机构和高校已经建成一大批风洞，这些风洞按气流速度可大致分为低速风洞、亚声速/跨声速风洞和超声速/高超声速风洞三类，按照应用范围可归纳为航空航天风洞、建筑风洞和汽车风洞三类。
在各行业发展需求等驱动下，我国风洞建设发展速度很快。在四川绵阳，我国有亚洲规模最大、功能最完备的风洞群，该风洞群拥有多种类型的风洞。在中国科学院力学研究所，有一系列高超声速激波风洞。据孙良宝介绍，虽然我国风洞数量多、应用范围广，但已有的风洞从试验段尺寸、风速范围及风场模拟能力等方面来看，均不适合中型和大型低空飞行器的抗风性试验。
“我们广天院的风洞是专为低空飞行器的设计、验证而研发的，是全国首个针对该领域的生产型风洞。而且，比起传统风洞，降低了企业的使用门槛。”孙良宝说，在此之前，低空飞行器制造企业使用风洞，会面临多种情形：有的因研究机构试验任务多，排期较长；有的因某些风洞尺寸等限制，而“吹”不出所需数据。这些都会大大增加企业的时间、资金等成本。广天院的风洞落成启用后，这些问题得到了有效解决。目前，广天院已与多家企业和科研机构开展合作。
具备全场景测试能力，推动解决低空飞行器关键技术难题
从高空俯瞰，广天院所在的广州市南沙区，位于粤港澳大湾区的地理中心点，距离珠江口东西两岸以及珠三角腹地均不远。周围科研机构和制造企业等资源丰富，分布着多家深耕低空经济的龙头企业。
结合区域产业发展需求，广天院在广州打造该风洞，为粤港澳大湾区低空经济产业提供了理想的“试验场”。
“风洞试验是低空飞行器研发、测试过程中至关重要的环节，主要用于验证气动性能、稳定性、操纵性及抗风能力。为了尽可能广泛地满足试验需求，我们从试验环境模拟、数据精度优化、成本控制等多个维度进行了系统规划，从风洞的外形到功能设计，都做了针对性优化和适配。”孙良宝介绍，该风洞面积达48平方米的风墙，是目前国内唯一能够满足中大型低空飞行器抗风测试要求的设施。
该风洞的结构创新融合了航空级风洞与工业级风墙系统的优势，能够同时满足测力、流场可视化、动态扰动以及整机抗风等多种测试场景需求。
“要想精准模拟低空环境，需要在风洞中复现湍流与阵风、地面效应等。我们的风洞增强了试验系统的适应性和可扩展性，可为低空飞行器研制提供高效、多维的试验支撑。”樊苏君说，风洞闭口试验段的上壁板可以灵活打开，便于风洞设备的吊装搬运；风墙的48个风机每个都可以独立精准微调，结合后期对复杂风场的信息收集，尤其适用于低空飞行器在复杂风环境下的多工况评估。
“比如，导入广州市珠江新城密集摩天大楼之间的气流信息后，风洞可以模拟现场气流环境，从而帮助研发者以‘实战’环境验证飞行器的抗风性和稳定性。”孙良宝介绍，该风洞具备低空飞行器的全场景测试能力，涵盖飞行器从悬停、过渡到巡航阶段的全面气动性能评估，可有效发现并推动解决低空飞行器的关键技术难题。
除了低空飞行器风洞试验平台，广天院还有飞演指控中心、航电实验室、光学测试实验室和飞行器起降试验场等多个科学研究平台、公共服务平台，能够无缝衔接，为低空飞行器提供从室内抗风性测试到室外试飞全链条服务，为科技创新、技术攻关、系统集成、应用示范、产业孵化等提供强力支撑。
离开低空飞行器风洞试验平台，一路向东，便来到广天院的另一创新平台——飞行器起降试验场。这个试验场主要由垂直起降场、滑行起降跑道构成，其飞行空域高度为120米，面积达33平方公里。樊苏君介绍：“这个试飞空域可以满足多旋翼和固定翼飞行器等多种构型飞行器的起降试飞需求，这在机场密布的粤港澳大湾区是稀缺资源。”
推进设施共享数据开放，助力低空经济产业协同创新
在国家政策支持、地方政府扶持下，近年来，我国低空飞行技术不断创新，商业化应用发展迅猛，诞生大批低空飞行器类企业。在粤港澳大湾区，多家企业已开发出适用多个场景、多种用途的无人或载人低空飞行器。
低空经济蓬勃发展的同时，安全一直是公众关注的话题。今年5月20日，国家发展改革委在新闻发布会上明确提出“安全是低空经济发展的首要前提”。
“我们严守安全底线。风洞的启用，为低空飞行器研发企业提供了高质量的安全验证场所，原来只能靠户外实飞试验的项目，如今都可以拿到风洞内进行试验。”孙良宝解释，比如无人机续航能力测试、无人机起降时安全性的测试等，现在都可以在风洞内进行。这不仅能为企业节省大量资金、时间成本，还有效提升了测试的安全性，减少了“炸机”风险。
广天院所在的南沙区楼宇密度较低，相对广州中心城区更加空旷，是低空飞行器试验的理想地点。低空飞行器在广天院内完成各类风场环境下的飞行器性能验证后，还可无缝衔接至南沙本地的低空试飞场地，实现“从模拟到实飞”的一体化验证，低空飞行器验证的系统性、效率性与安全性都得到显著提升。
接下来，广天院将继续增强低空飞行器风洞试验平台的测试和模拟能力，包括开发台风级强风、城市复杂湍流测试模块，进一步服务于更多的低空经济应用场景。同时，引入人工智能驱动的实时数据分析与优化系统，构建风洞“数字孪生”模型，以进一步提高风洞试验的自动化和精确度。
据介绍，广天院还将打造“湾区1号”倾转动力飞行器的风洞试验数据共享平台。这将是国内首个集试验设施共享与数据开放于一体的低空飞行器公共服务平台，将共享数值模拟数据、风洞试验数据、动力系统设计数据、飞行试验数据等，助力关键技术攻关和行业协同创新。
“我们正在积极推动制定低空飞行器抗风性测试的国家或行业标准，同时依托现有的测试能力，扩大服务范围，为推动低空经济产业高质量发展贡献力量。”樊苏君介绍。
目前，广天院已经与7家单位签订了战略合作协议，将从设施共享、标准研制、平台共建、科技保险到技术创新等多个方面开展深入合作。（通讯员 赵亦平 全欣欣）
中国传媒网摘编：亓淦玉 |
