超光速率創新體系在航空航天領域中的應用

林敦棋 林長升

摘? 要：文章在簡練托出航空航天領域面臨的三大新問題之后;緊接著提綱挈領地介紹了超光速率創新體系可應用于航天航空領域的主要成果;然后以飛行器翼面結構空間量子化切入，介紹了利用超光速率創新體系解決航空航天領域新課題的主要方略;最后盛情發出加強合作的請帖。

關鍵詞：空氣動力學;飛行器及機翼平面;雷諾數;超光速率;互逆主義邏輯;動穩定性

Abstract： After briefly outlining the three new problems in the aerospace field， this paper briefly introduces the main achievements that the superlight rate innovation system can be applied to the aerospace field， and then cuts into the space quantization of the aircraft wing structure. This paper introduces the main strategy of using the superlight rate innovation system to solve the new problems in the aerospace field， and finally sends out invitations to strengthen cooperation.

引言

針對當今諸多專家在國家級的期刊中提出的航空航天領域面臨的新問題，可歸結為：（1）“空氣動力學出現的新問題”，該問題引自周恒、張涵信兩位院士在2015年發表在《中國科學》重要文章，他們指出“遇到新的空氣動力學問題，如果我們不能在這方面有所突破，則在發展近空間高速飛行器時，將面臨嚴重的不確定性”[1];（2）“在設計研究近空間遠程滑翔的高超聲速飛行器方面仍然存在許多挑戰，特別是對特定飛行條件下的流動機理了解不清楚”，該問題引自研究員葉友達在2018年發表的文章，其目的是要“實現高超速飛行器動態穩定飛行”[2];（3）針對上述的（1）、（2）問題，33年前朱自強專家曾提出“虛擬氣體法”的重要猜想，以此來嘗試開拓“無激波機翼平面的設計”[3]，卻至今未能解決。我們將上述三個問題加以統一整體考量，并認為可用超光速率創新體系加以解決。

1 超光速率創新體系

（1）本文提及超光速率并不排棄光速，其概念恰恰是：以濃縮宇宙質量、能量、信息三大要素為基礎的數學體系。并確立以超光速率體系為載體;可加載大于1以上的且含光速在內及其所有大于1的任何自然速度。融合傳統科學且在自然科學領域中再度創新。我們從超光速率體系應用出發得出解決該問題的相關方法和我們的創新攻略。

（2）超光速率單項式簡述為：10之e次方再疊加上f（x）次方。e=2.71828...自然常數。

（3）“互逆主義邏輯”蘊含。我們通過四十多年研究，創造了超光速率基礎數學，該數學體系中還有一個重要數理特征：因其數式結構中設置含有“互逆主義邏輯”[4]的結構：在（1）式中的D式中的指數結構中有e，在L式中的指數結構中有lnx。顯然指數e與對數lnx兩者是構成“一對互逆的運算”。類似的在自然科學各個領域中例子很多、比比皆是、舉不勝舉。以飛行原理中即有：考察機翼在空氣流場中的動態運行過程，文獻[5]劉星等編著的“飛行原理”書中指出：“超音速氣流流過翼面，在機翼前緣的下面產生激波，而在前緣的上面產生膨脹波。隨后，機翼前緣使氣流分解為沿著上、下表面均不斷加速產生一系列膨脹波。最后，氣流在機翼后緣重新匯合而向后流去”，流場中所產生的這種“分解”與“匯合”恰好是一對互逆過程。再如飛機的“起飛”和“降落”即是一對再簡單不過的互逆過程。互逆過程亦是自然界普遍存在的基本規律。那么這些基本規律現象皆蘊含在我們的超光速率數學模式中。

通過廣泛的應用我們已經發表了重要核心論文16篇。有的被雜志社專家直接安排在應用與開發欄目中刊登，至今我們已取得不少的科研成果！曾經得到了有關部門的專家肯定和表彰。《自然科學》編輯部專家針對我們接連投送來的《超光速率模式迎來信息科學突破性進展》和《觸摸宇宙能量內核》這兩篇論文審查后認為“您們辛勤的勞動將會對整個自然界有一個新的起征點”[6]，我們再接再厲，參考了五千多篇有關飛行器、機翼的文獻，下載兩千多篇論文進行攻關研究。本文即是我們所取得重要的發現。

（4）我們應用超光速率數學還包括成功研制出六維數學方程體系，其中巧妙地濃縮著相對論中的E=MV2（即質能平方公式，）邏輯運算程序和運算技巧，濃縮著我們已所掌握的宇宙三大要素規律和最重要的最根本的“科學基因”。具有自然科學中的量子場表達特征。依此我們能應用我們的數學模式可靠地進行各類飛行器和機翼設計?；趯＜覀兲峁┑尿唑牙字Z數Re相應四個數據450、800、900、1000[7]。再依據上式（1）、（2）、（3）的數理運算即可簡捷利索地刻畫出相對應的機翼平面圖形，與朱自強專家“無激波后掠翼的機翼平面模型圖”吻合，實現了他一直以來歷經三十三年的研究、曾在《航空學報》1988年提出的“虛擬氣體法”的重要猜想，我們為此開劈出一條新的研究途徑！即一旦掌握昆蟲蜻蜓雷諾數，憑借超光速率創新體系，即可將“蜻蜓身上撲翼”轉換成為“飛機上固定翼”！其意義在于從此開啟了航空航天科技再度實現實質性跨越的新航程。

2 飛行器翼面結構空間量子化

（1）我們從《中國知網》下載的兩千篇航空航天的文獻中，研究發現并得出結論：認為無論是仿生優秀飛行家蜻蜓和鴿子鳥還是從傳統的超高音速三維飛行器的所有翼面設計中，我們模索出一條科學設計規律且可以證明：飛機機翼平面上的一對“對角和”，或三維飛行器的“兩鄰角和”的數據必定要具備其特定的“最優量子化”數學關系的才算是占地最省空間的最佳設計方案，簡稱“兩角和定理”即為：2arc cos（1/3）=141.05756度。有了該定理則即能最終徹底解決上述專家們提出的問題（2）“實現高超速飛行器動態穩定飛行”。

近年來，隨著“廣義相對論”應用的不斷深入發展，物理學家俞允強提出“如果介質是相對論行的，即粒子熱動能ρ大于靜能P，則有P/ρ=1/3.這種介質統稱為輻射” ，那么輻射即為耗散。于是近年來學術界掀起“廣義熱力學動態優化”的研究思想和研究熱潮，進而有學者夏少軍提出“廣義流傳遞過程的廣義耗散最小化”[9]。于是我們即刻聯想到上式比值（靜能比動能為1/3）即為廣義耗散最小化的點。說到這里如果要想把這個現代物理研究思想推廣到傳統的航空航天領域及其空氣動力學研究上來，那么就會反而發現和遇上傳統空氣動力學中的數學構造滯后，即所表現出來的無能為力！所以有關廣義流和廣義耗散最小化的設置即未能連接上去。因為還有一句很重要的條件現在我們必須予以揭開：因為“宇宙動力學只能以廣義相對論為基礎的原因”！推知前者“近空間的空氣動力學”與后者“宇宙動力學”相比，豈止是“小巫見大巫”。進而可知我們的超光速率基礎數學模式早就已經進入到“宇宙的信息、質量和能量三大要素的再度統一”領域中來了，其中“10之e次方”可以定義為“宇宙三要素的通項式”。那么有了該“通項式”實現上述前后兩者的相互接軌正如“水到渠成”。簡而述之“超光速率基礎數學模式已經進入到廣義相對論的學術軌道上來了”，其一系列新成果：如兩角和定理、有了蜻蜓雷諾數即可刻畫出無激波后掠翼機翼平面圖形來，等等，而且其它新成果也自然而然地跟著吻合上來了。省去不必要進行反復多次的“風洞實驗”所帶來的麻煩，且節約設計成本。

再舉一例：根據2018年11月葉友達專家文獻指出：“2010年和2011年美國進行的HTV-2兩次飛行試驗均遭遇失敗說明了近空間高超聲速飛行存在很難解決的一些氣動問題”。我們亦用上述六維方程究其原因，認為其即是沒有按照上述所論證的一條科學設計規律“兩角和定理”來進行最佳設計而造成的！因此就造成其雷諾數設計無法精準到位。現在我們以超光速率模式體系即可得到其所要重新端正過來的正確雷諾數數據，有待垂詢。

（2）規避“通信黑障”。經論證：該六維數學體系方程同時亦能自然“規避通信黑障法而設計”，從而所經設計的飛行器，其特征在“動穩態飛行”中亦可自然性地規避“通信黑障”，確保通信順暢安穩返程。雖然林敦棋在電信公司四十年干的即是電信通信機務，但飛行器在天上執行通信效果乃有待驗證。我們以“自然性地規避”方法比起袁忠才學者發表的《飛行器再入大氣層通信黑障的消除方法》[10]所介紹的六種方法都更加有意義，能從根本上規避和可靠解決“通信黑障問題”。

（3）其它還有更為嚴謹的空間動力學及其自然性規律正期待我們共同來驗證和開發。

3 結束語

飛行器是國之重器，機翼平面設計是重中之重。而流場是宏觀的且客觀存在的，流場中所產生的“分解”與“匯合”正恰好是一對互逆過程，我們最高目的實現“動穩定性”和安全返程。整個輸運過程必然包含著“起飛與降落”其完整的互逆的過程。那么仿生中的蜻蜓雷諾數Re是與大自然和諧。所以我們的數學模式理應包含和蘊含有與大自然和諧的這些重要的內在規律性，精準實現“從昆蟲撲翼到飛機固定翼的科學的微妙變換”，才能去迎合客觀的流場。所以，只有發展超光速率數學模式才能達到這個要求，通過本文弄清了現有傳統數學落后于現代航空航天科技快速發展的需要，這才是根本原因所在！于是呼吁廣大學者們必需迎頭趕上，掌握超光速率模式的全部內涵：其并不排棄光速，其概念恰恰是：以濃縮宇宙質量、能量、信息三大要素為基礎的數學體系。并確立以超光速率體系為載體;可加載大于1以上的且含光速在內及其所有大于1的任何自然速度。只有這樣才能與傳統科學相融合并推動其繼續快步的向廣義相對論延伸發展，還有一個任務是力圖探索和推進宇宙動力學在航空航天及其未來“宇航”中的新應用。正如長江后浪推前浪一樣，也一定能在繼續推進發展的過程中再度獲得新成果。我們真誠期待有志之士合作參與開發。

參考文獻：

[1]周恒，張涵信.空氣動力學的新問題[J].中國科學：物理學 力學 天文學，2015，45：104709.

[2]葉友達.近空間高超聲速飛行器氣動特性研究的若干關鍵問題[J].力學學報，2018，50（6）：1202-1310.

[3]朱自強.無激波機翼的設計方法[J].航空學報，1988，9（11）：A499-A508.

[4]周訓偉.互逆離散數學及其應用[M].科學出版社，2009：95-115.

[5]劉星，司海青，等.飛行原理[M].科學出版社，2011-6：133-134.

[6]林敦棋，林長升，林飛，等.觸摸宇宙能量內核[J].自然科學（第8期），2017-08：310.

[7]班學，等.蜻蜓褶皺翼氣動效能數值研究[J].南昌航空大學學報（自然科學版），2014（6）：71.

[8]俞允強.廣義相對論引論[M].北京大學出版社，2009.

[9]夏少軍.廣義流傳遞過程的廣義耗散最小化[J].中國科學，2019，5：501-517.

[10]袁忠才.飛行器再入大氣層通信黑障的消除方法[J].航天器環境工程，2012，10（5）：504-507.