中方科研团队研发出一项革命性软件设计方案，或将为未来战机提供“关键技术支持”

【文/观察者网熊超然】在本月发表于《航空学报》的一篇同行评议论文中，中国空气动力研究与发展中心研究员黄江涛领导的团队研发出一项革命性的软件设计方案，他们表示，这将帮助克服隐形飞机研发过程中面临的一大障碍。

这一新型平台使飞机设计师能够自由增加设计变量，却无需提升计算负荷，这一突破长期被航空界认为是“不可能实现的技术壮举”。中方研究团队的这一创新，被视为破解了所谓的“维度魔咒”，他们以美国海军X47B试验型隐身无人机为例，说明了该系统的运作原理。

“采用带进气道的X47B外形开展基于表面灵敏度的大规模设计变量气动隐身优化，优化外形相对于初始外形阻力、RCS大幅度下降，总压恢复系数少量提升，优化后进气道弯度增加，RCS减缩效果显著且保持了初始进气道的良好的总压恢复和总压畸变性能。”

黄江涛团队表示，优化结果表明，他们所建立的基于阻抗边界条件表面灵敏度的气动隐身优化方法能够实现考虑吸波材料涂覆的大规模设计变量气动隐身优化，为低可探测飞行器设计提供技术支撑。

2012年12月10日，美国海军发布拍摄照片，在大西洋一个未公开的位置上，X-47B无人空战系统验证机在“杜鲁门”号（CVN 75）航空母舰的甲板上滑行。视觉中国

X47B是人类历史上第一架无需人工干预、完全由电脑操纵的“无尾翼、喷气式无人驾驶飞机”，也是第一架能够从航空母舰上起飞并自行回落的隐形无人轰炸机。X47B于2011年首飞，并在2013年成功完成了一系列的地面及舰载测试。不过，由于未能解决隐身性能、空气动力学和推进力之间的平衡问题，该项目于2015年被取消。

如今，中方团队自主研发的软件设计方案，对740个变量进行了显著改进，包括降低飞行阻力和雷达特征的措施，以及在保持气流稳定性的同时，提高发动机推力。

诸如机翼前缘和发动机进气道等飞机部件的外形设计，直接影响着两大关键性能——飞机的飞行平稳性以及被敌方雷达探测到的难易程度。

黄江涛及其同事表示，平衡气动特性和隐身特性仍然是现代飞机设计中的一个关键挑战。过去，传统的全局优化算法面临维度灾难问题，随着设计变量数量的增加，计算复杂度呈指数级增长。

为了应对这一挑战，黄江涛团队基于阻抗边界条件提出了一种适用于大规模设计变量优化的几何灵敏度计算方法，使设计变量梯度计算代价与设计变量数彻底无关，详细推导了几何灵敏度的求解表达式，实现了部分吸波材料涂覆时的RCS表面灵敏度计算，梯度校核表明基于表面灵敏度的梯度计算方法与有限差分法吻合良好，具有较高精度。