曲伟 全国政协委员、中国航天科技集团有限公司第十一研究院空气动力研究所科技委专家，长期从事高超声速空气动力学、飞行器气动设计、风洞试验与智能气动研究。
编者按
2026 年 4 月 24 日是我国第 11 个 " 中国航天日 "。回望中国航天 70 年发展历程，从东方红一号响彻太空，到嫦娥探月、天问探火、空间站遨游，空气动力学始终是支撑航天事业发展的 " 压舱石 "" 先行官 "" 先锋官 "。作为我国航天空气动力学专家，全国政协委员曲伟以科普视角系统阐释空气动力学的科学内涵与核心价值，回顾我国空气动力学从一穷二白到自主创新、从跟跑到并跑乃至部分领跑的发展历程，展示其在重大航天工程中的关键应用，为公众理解这一基础学科的战略意义提供参考。
空气动力学：飞天之路的第一性原理
在大众认知中，空气动力学常被视作抽象、晦涩的专业术语，是实验室里的复杂方程和风洞中呼啸的高速气流。事实上，它与飞天梦想、国计民生、日常生活紧密相连。小到一架无人机平稳悬停，大到载人飞船安全返回地球；远到火星探测器穿越稀薄大气精准着陆，近到新能源汽车降低风阻、高铁高速节能、风电叶片高效发电，空气动力学都在发挥不可替代的作用。尤其在速度达到 5 倍音速（5 马赫，约 6120 千米 / 小时）以上的高超声速领域，空气动力学更是决定任务成败的关键。
空气动力学是流体力学的核心分支，简单而言，只要物体在空气中运动，或气流流过物体表面，就会产生空气动力学效应。对航空航天而言，空气动力学是第一性原理，是所有飞行器能够起飞、飞行、返航、着陆的根本前提。没有空气动力学的可靠支撑，再强大的动力、再精密的控制、再先进的材料都无法保证飞行器安全、高效、稳定运行。
空气动力学要解决的核心问题，可概括为四大关键维度：升力、阻力、稳定性、热防护。升力是飞行器克服重力、翱翔天际的基础；阻力决定能耗、速度与航程；稳定性关系飞行轨迹、姿态控制与任务执行；在高超声速与再入返回场景中，气动热与黑障问题更是直接关乎飞行器生存。当飞行速度进入高超声速范畴，空气被剧烈压缩、产生强激波、气体分子出现解离与电离，传统低速气动理论完全失效，取而代之的是热化学非平衡流、激波干扰、等离子体鞘套、高焓流动等极端复杂物理过程。正因如此，高超声速技术被称为航空航天技术 " 皇冠上的明珠 "，而攻克这一领域，必须依靠空气动力学的理论创新、试验突破与工程落地。
过去，飞行器发展的核心目标是 " 飞得更快 "；进入空天一体化、商业航天与低空经济快速发展的新时代，飞行器更强调 " 飞得更好 "：速度、精度、可靠性、经济性全面提升，同时具备高机动、强突防、长航时、可重复使用等能力。这一切，都对空气动力学提出更系统、更严苛、更前沿的要求，也让这门古老学科在新时代持续焕发生机。
七秩驭风路：中国空气动力学从一穷二白到自主领跑
中国航天与中国空气动力学同根同源、同生共长。1956 年，中国航天事业起步，彼时我国空气动力学领域一穷二白：没有完整理论体系、没有专用风洞设备、没有成熟科研团队，更无外部技术援助。面对重重封锁，老一辈 " 驭风者 " 怀揣报国初心，白手起家、自力更生，在极端艰苦条件下走出一条自主创新之路。
奠基岁月：在封锁中闯出一条生路
20 世纪 50 年代至 70 年代是我国空气动力学的奠基期。为满足导弹、卫星等国家重大工程急需，科研人员扎根深山、艰苦创业，用手摇计算器、计算尺完成海量气动计算，自主设计建造简易风洞，在一次次试验与失败中摸索流动规律。这一阶段，我国初步建立气动研究体系，突破飞行器气动布局、再入气动热、基本气动特性等关键问题，为我国第一枚近程地地导弹、第一颗人造卫星 " 东方红一号 " 成功发射提供关键支撑。尽管与国际先进水平差距显著，但老一辈科学家奠定了中国空气动力学的发展根基，铸就了航天精神的最初底色。
改革开放：快速追赶，实现体系化突破
改革开放后，我国空气动力学进入快速发展期。随着国家科技投入持续增加，风洞试验能力大幅提升，学科体系不断完善，逐步形成覆盖低速、高速、高超声速的完整试验与研究能力。这一时期，空气动力学有力支撑了运载火箭系列化发展、载人航天关键技术攻关，为神舟飞船前期研制提供可靠保障。2003 年，神舟五号载人飞行任务圆满成功，返回舱安全穿越大气层并平稳着陆，标志着我国空气动力学在载人飞行领域走向成熟。
新时代跨越：自主创新，迈向并跑领跑
近 15 年是我国空气动力学发展的黄金时期，在探月、探火、空间站等重大工程牵引下，实现从跟跑到并跑、部分领域领跑的历史性转变。科研团队接连攻克高超声速气动力、气动热、黑障、再入返回、稀薄气体气动、火星大气进入下降着陆（EDL）等一系列世界级难题，建成 " 基础研究—数值模拟—地面试验—飞行验证 " 的完整技术链条，培养出一代代接续奋斗的 " 驭风者 "。
如今，空气动力学已深度嵌入航天全领域：嫦娥六号实现月面软着陆与采样返回，气动设计保障着陆缓冲与月面巡视稳定；天问一号突破火星大气全程气动难题，使我国成为第二个成功着陆火星的国家；中国空间站长期稳定在轨，依靠精细气动布局与空间环境适应性设计实现精准可控；商业航天、高超飞行器、空天往返装备等快速发展，同样离不开空气动力学的底层支撑。七十年风雨兼程，中国空气动力学以自主创新筑牢航天强国根基，以硬核实力支撑中国航天走向更远深空。
新时代变革：高速化、智能化、绿色化、多域化
进入新时代，空天往返、可重复使用、低空经济、绿色低碳等新需求推动空气动力学迈入深度变革期。传统 " 试验—试错 " 模式面临周期长、成本高、效率低、算力消耗大等瓶颈，打通 " 机理研究—仿真试验—工程应用 " 全链条，成为发展核心方向。
硬核设施升级：风洞技术迈向世界一流
风洞是空气动力学的 " 国之重器 "，被称为飞行器的摇篮。新时代我国持续建设超高速、低温、变密度风洞，重点攻坚 8 — 25 马赫极端气动环境试验能力。我国自主研制的 JF12 复现风洞、JF22 超高速风洞达到国际领先水平，实现高超声速环境从 " 模拟 " 到 " 复现 " 的跨越，攻克热化学非平衡、激波干扰等世纪难题。全球风洞研发投入占气动行业总投入达 12.5%，足见其战略重要性。
人工智能赋能：重塑气动研究范式
" 人工智能﹢空气动力学 " 已成为全球竞争制高点。人工智能凭借深度学习、数据拟合、智能预测与自主优化能力，推动气动研究从试验试错走向智能预判，从被动设计走向主动流场控制：一是大幅缩短 CFD 数值模拟时间，降低风洞试验依赖与研发成本；二是实时感知气流扰动，自适应调节翼面姿态，抑制颤振、提升稳定性；三是自主迭代优化机翼、车身、叶片外形，实现减阻、增升、降噪一体化设计。相关技术已使柔性飞翼、自适应机翼的飞行安全性提升约 60%。
跨学科融合：打通全链条，突破瓶颈制约
新时代气动发展依赖多学科交叉融合。通过统筹试验平台、算力设施、人才队伍，推动气动与材料、信息、智能制造、仿生学深度结合，借鉴企鹅、雨燕等生物形态实现仿生减阻降噪，发展微结构表面、智能材料等新技术，构建 " 数字风洞 "" 智能设计平台 "，真正实现从基础研究到工程应用的高效转化。
压舱石先行官先锋官：空气动力学的战略定位
在航天工程体系中，空气动力学被赋予三个精准而形象的定位，深刻揭示其不可替代的战略价值。
压舱石：飞行安全与可靠的底线保障
空气动力学是飞行器安全飞行的底层保障，决定气动外形、极端环境适应性与长期可靠性。航天器再入大气层时温度可达数千摄氏度，气动热防护与外形设计直接决定 " 烧不毁、稳得住 "；面对高超声速黑障问题，气动与电磁协同设计可保障再入通信畅通；空间站等长期在轨航天器依靠气动优化降低阻力、节省燃料、延长寿命。可以说，没有空气动力学 " 压舱 "，一切飞天壮举都无从谈起。
先行官：技术攻关与工程实施的前提
在飞行器研制流程中，空气动力学必须先行。气动布局、气动特性、流动控制等问题是型号启动的第一门槛，高超声速飞行器、空天飞机等新一代装备更是以气动问题为第一瓶颈。我国在重大工程实施前均提前布局气动攻关，为后续结构、动力、控制等系统设计扫清障碍。正是空气动力学 " 先行一步 "，探月、探火、空间站等重大工程才能稳步推进。
先锋官：科技竞争与产业升级的引擎
当前，高超声速领域成为中美俄等航天强国竞争的核心赛道，谁掌握先进气动技术，谁就占据未来空天发展主动权。同时，空气动力学正从航天向民用领域溢出，成为低空经济、绿色交通、清洁能源、高端制造升级的核心引擎，以基础学科突破带动产业链整体跃升。
赋能千行百业：空气动力学不止于航天
空气动力学早已走出航天，深度融入国民经济主战场，成为高质量发展的隐形引擎。
在绿色交通领域，高铁流线型车头、新能源汽车低风阻外形、电动垂直起降飞行器（eVTOL）与无人机气动优化，显著提升效率、延长续航、降低能耗，新能源车气动部件市场年增长率达 15%。
在清洁能源领域，先进气动翼型广泛应用于风电叶片，全球约 40% 新增风电采用气动优化设计，大幅提升风能捕获效率、降低度电成本，支撑 " 双碳 " 目标实现。
在高端制造领域，船舶、泵阀、风机、体育器材等均依靠气动 / 流体优化提升性能。仿生气动、主动流动控制、智能气动设计等技术持续落地，推动制造业向高效、低碳、智能升级。
面向未来，空气动力学将继续聚焦高超声速流动、稀薄气体气动、等离子体气动、智能气动设计等前沿方向，不断拓展应用边界，为科技自立自强与产业转型升级提供持续动力。
驭风逐梦不止，问天之路长青
七秩栉风沐雨，七秩驭风逐梦。中国空气动力学从一穷二白起步，在封锁中自立、在攻坚中自强、在创新中领跑，始终与中国航天同频共振。它以 " 压舱石 " 之稳保障飞天安全，以 " 先行官 " 之速引领技术突破，以 " 先锋官 " 之勇开拓前沿领域，从东方红一号到嫦娥揽月、天问探火、天宫遨游，从航天重器到民用产业，用硬核科技托举中国航天迈向星辰大海。
在第十一个中国航天日之际，回望七秩问天路，我们更加清晰地认识到：航天强国的根基在于基础科学的强大，民族复兴的底气在于自主创新的坚守。新时代新征程，空气动力学将继续拥抱高速化、智能化、绿色化、多域化变革，打通全链条、突破新瓶颈、融合新科技，以更加昂扬的姿态托举中国航天飞向更深邃的宇宙，为建设世界科技强国、实现高水平科技自立自强贡献更大力量。
