深圳全球首座“低空气象考场”揭秘

深圳新闻网2025年9月12日讯 （记者 吴臻）在深圳市龙华区丹霞路1号，一座引领低空经济科技前沿的巨型设施正发出持续的低鸣。81台高功率风机同时运转，在直径18米的环形实验舱内精准"复现"出8级突风、城市峡谷气流、沿海风切变等复杂气象。一架四旋翼无人机在湍流中剧烈抖动，其机翼上的传感器实时传回跳动如心电图般的载荷数据——这不是科幻电影场景，而是电子科技大学（深圳）高等研究院深思实验室全球首创的"低空三维多物理场耦合引导风洞"中的真实一幕。

全球首创的低空"气象考场"

作为全球首个专门服务于低空经济战略新兴产业的风洞实验装置，该引导风洞被业内誉为低空飞行器的"终极考场"。它不仅能模拟水平方向的风力，更实现了X、Y、Z三向速度场的精准控制，最高风速可达60米/秒，并融合雨雪、冰冻、湿热、高低温乃至太阳辐照等多类气象要素，构建出高度逼近真实世界的低空飞行环境。

这个风洞的诞生源于低空经济发展中的核心痛点。中国航空学会发布的《2024年度航空领域重大科技问题、重大科技进展》明确指出，低空飞行器复杂环境效应是 当前面临的重大工程技术难题之一。随着无人机配送、空中出租车、应急救援等应用场景的快速拓展，如何确保飞行器在复杂城市环境中的安全性，成为产业发展的关键瓶颈。

破解低空风场复杂性挑战

"传统飞机多在平流层或开阔空域飞行，气流相对简单；而低空飞行器面临的是建筑物、地形、热岛效应与局地环流交织形成的复杂风场，尤其在高层密集城市、山地和沿海区域，其风环境极具挑战性。"深思实验室副主任郭秋泉表示。

城市低空环境的风场复杂性远超想象。在摩天大楼之间，会形成所谓的"城市峡谷"效应，风速突然加大并产生剧烈湍流；在沿海区域，海陆风交替会形成难以预测的风切变；夏季城市热岛效应会产生上升气流，而冬季寒冷天气又可能伴随结冰风险。这些因素交织在一起，构成了低空飞行器必须面对的严峻挑战。

在此之前，国内外已有的风洞大多仅能产生单一方向的气流，难以有效模拟低空飞行中实际遇到的突发风切变、下击暴流等极端情况。航空工程师们往往只能依靠自然环境下试飞来验证飞行器性能，不仅效率低下，还伴随着极高的安全风险。

技术创新突破

该风洞由三大风机矩阵及底部绕流风机协同组成，突破了传统结构限制，首创"固定—移动—顶部"三组风机墙布局，并将系统响应时间压缩至2秒以内，可对4米翼展以下的航空器开展垂直起降、巡航、悬停等多姿态气动与安全测试。

在风机的叶轮气动设计上，研发团队采用了弯掠组合正交型翼型扭转叶片优化设计方法，精准控制叶片气动造型参数，使风机综合性能达到最优。叶轮轮毂采用全寿命周期无故障可靠性结构设计理念，在满足强度要求的同时，引入结构刚度设计和固有频率设计控制方法，确保风机全使用周期无故障发生。

这些技术创新使得引导风洞能够准确模拟四大类复杂风场：风切变、突风/时变风、垂直流（包括热岛风场和下击暴流）以及城市特殊风场。工程师们可以在此基础上叠加雨雪、积冰、冻雨、湿热、高低温、太阳辐照等多种环境因素，真正实现城市低空环境全要素模拟。

打造低空经济研发基础设施

加拿大工程院院士、深思实验室主任杨军指出："在引导风洞问世之前，全球尚无能够真正模拟低空复杂环境、专门用于新型飞行器研发的公共测试平台。"

目前，全球已建成的逾千座风洞主要集中在航空航天、交通、建筑工程等领域，但面向低空飞行器的测试设施几乎为空白。深思实验室的引导风洞填补了这一关键基础设施缺口，为低空经济产业发展提供了不可或缺的研发支撑。

该装置目前已挂牌"低空装备三维多物理场耦合风洞广东省工程研究中心"，并自2024年9月投入使用以来，为美团、广电计量、丰翼科技、深圳海关等多家企业与机构提供关键技术验证服务。

赋能产业创新发展

在一项模拟海洋风场的测试中，深圳市多翼创新科技有限公司副总经理唐晓丹感慨："以往这类试验只能'靠天吃饭'，如今可以按需生成可控环境，极大提升了研发效率并降低成本和周期。"

对于低空飞行器制造企业来说，引导风洞的价值不言而喻。过去需要数月甚至数年才能完成的环境适应性测试，现在可以在几天内完成；以往只能在真实环境中冒险进行的极端工况测试，现在可以在实验室中安全地重复进行。

这不仅大幅缩短了研发周期，降低了测试成本，更重要的是为产品设计提供了精准的优化方向。通过分析飞行器在不同风场条件下的响应数据，工程师能够有针对性地改进气动外形、调整控制算法、强化关键结构，从而显著提升产品的可靠性和安全性。

构建完整测试验证体系

杨军院士透露，实验室正在规划建设一个规模更宏大的风洞装置——外舱直径达65米，内舱直径45米，可容纳翼展17米的大型飞行器甚至无人机集群测试。"它将与现有引导风洞共同构成研发-验证-标准制定一体化的闭环测试生态，成为全球领先的低空经济标准验证平台。"

这个大型风洞装置将能够满足未来城市空中交通（UAM）领域大型电动垂直起降飞行器的测试需求，支持无人机群协同飞行验证，并为低空飞行器的适航认证提供权威数据支撑。

正如莱特兄弟制造飞机先做风洞，低空飞行器的未来发展，也离不开精准的环境模拟与试验支撑。深思实验室正在不断积累风场数据，提升模拟和预测精度，有望在城市微气象模拟领域取得突破性成果，为低空交通管理系统的建设提供科学依据。

展望未来

随着低空经济纳入国家战略性新兴产业范畴，相关基础设施建设的重要性日益凸显。深圳引导风洞的建成投用，不仅为当地低空经济企业提供了关键技术支撑，也为全国低空经济基础设施布局提供了示范样板。

从技术创新到产业应用，从标准制定到生态构建，深圳正在以科技创新为引擎，加速布局低空经济全产业链。这座全球首创的低空三维多物理场耦合引导风洞，正悄然构筑起中国低空经济安全飞行的基石，为未来城市空中交通时代的到来奠定坚实基础。

在未来低空经济发展中，类似的测试验证平台将发挥越来越重要的作用。它们不仅是产品研发的关键环节，也是标准制定、法规完善、产业生态培育的重要基础。随着更多创新资源的集聚和更广泛应用场景的拓展，深圳有望成为全球低空经济技术创新和产业发展的高地。