阅读时间：3分钟 Arezu Sarvestani 公共事务官 2026年10月20日 文章 NASA研究人员正在开发火星飞行的未来，为能够更高更远飞行的直升机奠定基础，同时进行红色星球上的科学研究。通过高保真计算机模拟和风洞测试，工程师们重新构想了能够承载下一代火星飞行器的旋翼叶片。NASA的Ingenuity直升机创下了在其他星球上飞行的第一个动力飞行器的历史。定于2028年发射的SkyFall任务将建立这一遗产，发射三架用于火星探索的直升机。这两个任务都利用了为火星稀薄大气环境设计的叶片，其弯曲边缘与地球上使用的叶片相似但有所不同。研究人员正在探索更薄更尖的非常规叶片设计，旨在使Skyfall之后的未来任务扩大其在火星上的单次飞行范围。位于加利福尼亚硅谷的NASA艾姆斯研究中心的一组团队正在与英国帝国学院和日本名古屋大学合作，测试一种新型的叶片截面或翼型，该翼型承诺显著提升火星上的气动性能。研究人员使用高级模拟和调至火星条件的算法设计了新的翼型，称为roamx-0201，指向一种更薄、不对称的形状。随后的风洞测试表明，优化设计提升了性能，更好地应对风险飞行条件。研究人员使用高保真模拟工具分析roamx-0201翼型的性能，并将其与Ingenuity的能力进行比较。他们发现，重新设计的叶片能够使未来的火星直升机将单次不间断飞行的距离从Ingenuity的0.7公里扩展到最多18.7公里，同时携带科学仪器。这一发现已在美国航空航天学会期刊上发表的论文中，于9月22日宣布。roamx-0201叶片的性能优异，部分原因在于它能够在更高速度下较长时间运行，而不会出现被称为“阻力发散”的现象，这种现象指的是当旋翼接近音速时，性能突然下降，而在火星上，这一速度低于地球。新的叶片在利用湍流产生升力的方式上也不同于早期设计。当空气流过旋翼叶片时，会形成一个称为“边界层”的薄区域。新的翼型故意在翼型前缘直接干扰该边界层的流动，以制造一种干扰，这出乎意料地将叶片向上拉，从而帮助比早期设计更有效地提升旋翼。旋翼还面临的另一个挑战是“失速”，这是一种气动条件，在气流角度变化后，性能急剧下降且飞行变得不稳定。Ingenuity的叶片在失速时经历了严重的性能降级，但在研究的条件下，roamx-0201设计显示出显著改善的失速行为。这意味着未来的直升机可以在更广泛的飞行角度下安全操作。尽管这一技术尚未准备好应用于火星，但测试正在帮助工程师理解和解决计算预测与实际性能之间的差异。NASA的持续研究旨在实现更高效的火星直升机，能够飞得更远，携带更多的有效载荷，并解锁新的科学和发现任务。