《韦东奕的神秘公式，如何助力代机突破天空传奇》_风闻

咱平常人提到韦东奕，都知道他是北大的数学大神，脑子里全是高深的数学知识。六代机呢，那可是航空科技里最厉害的，代表着未来打仗时空战的最前沿。这俩看似八竿子打不着，可因为一个叫纳维 - 斯托克斯（N - S）的方程，就有了紧密的联系。

中国北大数学系副教授

先讲讲普通战斗机。战斗机在天上飞的时候，速度、灵活性，还有瞄准攻击的本事，那都特别重要。速度快，就能赶紧到战场，抢占好位置；灵活性好，在乱糟糟的空战里，才能躲开敌人攻击，做出各种战术动作；瞄准得准，才能真的打到目标。但是，飞行的时候有个大麻烦，就是湍流。

雷诺实验照片：这直观展现了从层流到湍流的转变过程，

能让读者清晰看到速度变化如何催生湍流，理解飞机飞行速度加快时，

周围空气类似从有序变无序，产生复杂湍流的原理 。

啥是湍流呢？打个比方，就像咱们抽烟吐出来的烟雾，不是直直朝着一个方向飘的，而是这儿绕个圈，那儿冒一团，乱得很。飞机在天上飞，周围空气的流动就跟这烟雾一样乱，这就是湍流。为啥会有湍流呢？飞机的发动机一启动，喷出来的高速气流和外面空气一搅和，就容易产生湍流。而且飞机飞得越快，空气被搅得越厉害，特别是超音速飞行的时候，空气被压得乱七八糟，湍流就更复杂了。就好比汽车开得慢，旁边空气还算平稳，要是开得飞快，车旁边的空气就乱套了。还有飞机的外形也有影响，机身要是不光滑，机翼形状设计得不好，空气流动就更不规则了。

高速载具周围的湍流更危险

湍流对传统战斗机影响可大了。起飞的时候，飞机速度慢，得靠机翼上下的压力差产生升力才能飞起来。但有了湍流，机翼表面的压力一会儿大一会儿小，升力就不稳定了。这就好比车在坑坑洼洼的路上开，很难平稳地往前跑，飞机也就很难顺利抬头飞起来，那起飞需要的跑道就得更长。要是在航母上，航母的跑道就那么长，跑道变长可太要命了。降落的时候，飞行员得稳稳地控制飞机往下落的速度和姿势，可湍流让飞机晃来晃去，根本没法保持稳定的下降路线，特别容易在落地的时候弹起来，或者落到跑道外面，危险得很。平飞的时候，湍流让飞机一直颠，飞行员操作起来不方便，更要命的是，武器瞄准系统也受影响。这就像你端着枪，枪一直在抖，还怎么能瞄准打中目标呢？在俯冲或者做一些高速机动动作的时候，飞机和空气摩擦得厉害，湍流变得更强，这对飞机的结构强度是个考验，要是飞机不够结实，说不定就出大问题了。

战斗机因为空战环境湍流会大大影响作战性能

再看看六代机，那可就厉害了。速度方面，目标是要达到高超音速，有些设计方案说速度能到 5 马赫甚至更快。啥概念呢？一个小时就能飞大半个地球，能很快飞到世界上任何地方，实现 “全球快速打击”。灵活性上，六代机通过把机身、机翼啥的设计得更融合，还有用更先进的发动机，不管在多高的地方，什么姿势飞行，都特别灵活。就像老鹰在空中能灵活地翻跟头、快速地往上飞或者往下冲，能轻松躲开敌人攻击，找到最好的攻击位置。隐身性能也是六代机的一大亮点，它把外形设计得特别扁，用能吸收雷达波的特殊材料，再加上巧妙的空气动力布局，不管是雷达波，还是红外线、肉眼，都很难发现它，就像天空中的 “隐形刺客”。

六代机的外形设计与N-S公式有什么关系？

那六代机这么厉害的性能，和韦东奕研究的 N - S 方程有啥关系呢？N - S 方程就是用来描述像空气这种有粘性的流体怎么流动的。飞机在天上飞，周围空气的流动就符合这个方程。航空工程师通过解这个方程，就能清楚地知道空气在飞机表面的压力是怎么分布的，速度是怎么变化的，这对设计飞机可太重要了。

六代机的发动机秘密与N-S公式有什么关系

在六代机外形设计上，N - S 方程帮了大忙。工程师用这个方程来模拟不同外形下空气是怎么流动的。比如说研究机翼形状对气流的影响，他们就改变机翼往后倾斜的角度、机翼的厚度这些参数，放到 N - S 方程里算一算，看看气流在机翼表面是怎么贴着机翼走，怎么分开的，这样就能找到最佳机翼形状，在一定程度上减少湍流产生，让飞机升力和阻力的比例更合适。全翼身融合的设计也是一样，通过 N - S 方程模拟，能优化机身、机翼、尾翼连在一起的地方，使气流过渡得更顺，空气阻力变小，进而提高飞机隐身性能和飞行效率。

N-S方程在许多方面影响战斗机性能

发动机设计也离不开 N - S 方程。六代机一般用的是先进的自适应循环发动机，这种发动机在不同飞行条件下，能自己调整进气量、压气机转的速度这些参数，达到最佳性能。N - S 方程可以用来模拟发动机里面空气是怎么流动的，从进气道把空气吸进来，到压气机压缩空气，再到燃烧室里燃料和空气混合燃烧，然后涡轮转动做功，最后尾气喷出去，每个环节都能通过这个方程分析空气的状态。工程师根据这个来优化发动机里面的结构，让空气能稳定又高效地流动，这样发动机推力更大，油耗更低，给六代机的超强性能提供动力保障。比如说六代机超音速飞行的时候，发动机进气道可难搞了，高速空气冲进来，特别容易产生激波，空气还容易分开，这对发动机性能影响特别大。但是借助 N - S 方程，工程师就能设计出特殊形状的进气道，像 S 形的进气道，或者能根据飞行情况改变形状的进气道。通过方程模拟空气在里面的流动，调整进气道的结构参数，让空气在进气道里减速、压力升高的过程更平稳，避免激波捣乱，保证发动机稳定又高效地工作。

发动机对湍流的影响

韦东奕在 N - S 方程方面的研究成果，能为六代机设计带来新突破。他研究的非齐次纳维 - 斯托克斯系统的全局适定性和自相似解，为航空工程师提供了新的理论工具和计算办法。比如说在模拟发动机燃烧室内燃料和空气混合燃烧这种复杂的过程时，以往的 N - S 方程很难算清楚，而韦东奕的研究成果，能让计算更简单、更准确，助力工程师把发动机内部这些复杂的物理过程分析得更透彻，进一步优化发动机设计。在处理飞机表面复杂的湍流问题上，他的理论也为改进湍流模型指明方向，让模拟出来的结果更符合飞机实际飞行时的情况，从而更好地指导飞机外形设计，减少湍流对飞机性能的不良影响。

总的来说，韦东奕研究的 N - S 方程，就像一把神秘的钥匙，虽尚未完全解开六代机设计的所有难题，但已为我们照亮了前行的道路。期待未来，我国在基础理论研究领域能涌现出更多像韦东奕这样的杰出科学家，为航空航天、人工智能等前沿领域持续贡献智慧与力量，推动我国科技水平迈向更高峰。

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