仿(fang)生(sheng)學(xue)(xue)是(shi)研究(jiu)、模仿(fang)生(sheng)物(wu)系統(tong)，或(huo)具(ju)有(you)生(sheng)物(wu)系統(tong)特(te)征方(fang)式(shi)，亦或(huo)類(lei)(lei)似(si)于(yu)生(sheng)物(wu)系統(tong)工(gong)(gong)(gong)作方(fang)式(shi)的(de)(de)(de)系統(tong)科學(xue)(xue)。通過模仿(fang)動植物(wu)的(de)(de)(de)形態、結(jie)構(gou)、功(gong)能(neng)和(he)行為，從中得(de)到啟發(fa)，并在(zai)(zai)此過程(cheng)中不(bu)(bu)斷(duan)創新(xin)(xin)，最終(zhong)得(de)到接(jie)近或(huo)超越生(sheng)物(wu)原型的(de)(de)(de)功(gong)能(neng)，從而(er)解決人類(lei)(lei)面臨的(de)(de)(de)技(ji)術問(wen)題(ti)，這就是(shi)仿(fang)生(sheng)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)思想。這一思想在(zai)(zai)生(sheng)物(wu)學(xue)(xue)和(he)技(ji)術之間架起了(le)一座橋梁，通過再現生(sheng)命現象的(de)(de)(de)原理，找到解決工(gong)(gong)(gong)程(cheng)問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)途徑和(he)方(fang)案。仿(fang)生(sheng)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)與人類(lei)(lei)認識自(zi)然的(de)(de)(de)水平和(he)層次直接(jie)相(xiang)關(guan)。人類(lei)(lei)對生(sheng)物(wu)功(gong)能(neng)的(de)(de)(de)模仿(fang)已經從最初的(de)(de)(de)宏觀尺度深入到微觀結(jie)構(gou)和(he)化學(xue)(xue)結(jie)構(gou)。隨著人類(lei)(lei)對生(sheng)物(wu)認識的(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷(duan)深入，以及新(xin)(xin)材料(liao)、新(xin)(xin)工(gong)(gong)(gong)藝、新(xin)(xin)測試方(fang)法的(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)，仿(fang)生(sheng)學(xue)(xue)也進入到一個全新(xin)(xin)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)階段。目前，科研人員正在(zai)(zai)不(bu)(bu)斷(duan)探索，試圖運用仿(fang)生(sheng)學(xue)(xue)原理來(lai)解決人類(lei)(lei)在(zai)(zai)日常生(sheng)產生(sheng)活中遇(yu)到的(de)(de)(de)實(shi)際工(gong)(gong)(gong)程(cheng)問(wen)題(ti)，并在(zai)(zai)仿(fang)生(sheng)流體減阻(zu)降噪、材料(liao)表面自(zi)清潔、自(zi)修(xiu)復、抗磨蝕(shi)、抗疲勞(lao)，以及增效等方(fang)面初步實(shi)現了(le)工(gong)(gong)(gong)程(cheng)化應用。

航空(kong)(kong)發動機是尖端科技的(de)綜合體現，是使用(yong)要求(qiu)與條件(jian)最(zui)為嚴苛的(de)動力(li)裝置(zhi)。隨著高推重比(bi)、低油耗(hao)、高可靠性、長(chang)壽命的(de)現代先進航空(kong)(kong)發動機的(de)發展(zhan)，其零部(bu)(bu)件(jian)的(de)工(gong)作條件(jian)變得越(yue)來越(yue)苛刻。將仿生學(xue)的(de)先進思想應用(yong)到航空(kong)(kong)發動機的(de)關(guan)鍵零部(bu)(bu)件(jian)中，可能會是一種有(you)效的(de)解決(jue)問題的(de)途(tu)徑。

仿生學的典型(xing)工程(cheng)化應用

瑞(rui)弗(fu)（W.E. Reif）等人觀察(cha)到鯊(sha)魚(yu)體(ti)表存在(zai)許(xu)多規則分布的(de)盾(dun)鱗(lin)，鱗(lin)片上存在(zai)著沿順流方向排(pai)列的(de)V形溝(gou)槽(cao)，這(zhe)種結(jie)構有助于鯊(sha)魚(yu)在(zai)水中快速游(you)動(dong)。根(gen)據這(zhe)一發現，美國國家航空(kong)(kong)航天(tian)局(ju)（NASA）蘭利中心在(zai)1978年率先開展了鯊(sha)魚(yu)皮的(de)仿生研究(jiu)，將大量2.54mm×10.2mm的(de)凸狀物粘(zhan)貼(tie)分布在(zai)機身(shen)表面(mian)，使機身(shen)表面(mian)阻力減少了6%～8%。此(ci)外(wai)，空(kong)(kong)客(ke)公司(si)在(zai)試驗(yan)中將A320試驗(yan)機約70%的(de)表面(mian)貼(tie)上具有溝(gou)槽(cao)結(jie)構的(de)薄膜，達到了節油1%～2%的(de)效果(guo)，如圖1所示。

圖1  鯊魚皮體表(biao)溝(gou)槽形態和(he)具有(you)仿(fang)生(sheng)表(biao)面貼(tie)膜的飛(fei)機

西日本鐵路公司在制造(zao)(zao)新(xin)一代(dai)新(xin)干線列(lie)車時，列(lie)車的運(yun)行速度超過(guo)320km/h，但當列(lie)車高速通過(guo)狹(xia)窄的車道時會產(chan)生聲(sheng)爆效(xiao)應(ying)，所產(chan)生的噪(zao)聲(sheng)超過(guo)了環(huan)境(jing)保護標準。設計人員(yuan)從(cong)翠鳥(niao)的流線型(xing)鳥(niao)嘴得到啟發，對子彈車頭進行重新(xin)改(gai)造(zao)(zao)，使其直徑(jing)逐(zhu)漸增(zeng)加(jia)，以(yi)便讓氣流順暢向后流動。實踐證明這種列(lie)車的車速比起(qi)原有(you)設計提升了10%，電力消耗(hao)降(jiang)低(di)了15%，而噪(zao)聲(sheng)水平也有(you)了顯著下降(jiang)，如(ru)圖2所示(shi)。

圖(tu)2  翠鳥(niao)嘴和(he)500系(xi)列子彈(dan)列車(che)

吉林大(da)學(xue)根據(ju)穿山甲鱗片的磨粒磨損(sun)具有明顯方向性(xing)的特征，研(yan)制(zhi)(zhi)了仿(fang)(fang)生耐(nai)磨軋(ya)輥，如圖3所示，根據(ju)蚯蚓生物(wu)體表(biao)微觀耐(nai)磨通孔結構，研(yan)制(zhi)(zhi)了仿(fang)(fang)生耐(nai)磨活塞缸套，如圖4所示。

圖3  穿山甲背板形態及仿生(sheng)耐(nai)磨軋輥

圖4  蚯(qiu)蚓體(ti)表形(xing)態及仿生(sheng)耐磨活塞缸(gang)套(tao)

仿生學在航空(kong)發動(dong)機領域的應用

沙丘駐渦火焰穩定器

仿生學(xue)(xue)在航空發(fa)(fa)動(dong)機(ji)上最典型的(de)(de)應用(yong)(yong)就是(shi)沙(sha)丘(qiu)駐(zhu)渦(wo)火(huo)焰穩(wen)(wen)定器，如圖(tu)5所示。1981年，北(bei)京航空學(xue)(xue)院（現北(bei)京航空航天大(da)學(xue)(xue)）的(de)(de)高(gao)歌教(jiao)授提(ti)(ti)出(chu)了新的(de)(de)燃燒(shao)室火(huo)焰穩(wen)(wen)定性準則，并成功研制(zhi)了沙(sha)丘(qiu)駐(zhu)渦(wo)火(huo)焰穩(wen)(wen)定器，提(ti)(ti)高(gao)了燃燒(shao)效率(lv)與火(huo)焰穩(wen)(wen)定性，降(jiang)低了流(liu)體阻力和振蕩損失(shi)，大(da)幅度(du)提(ti)(ti)高(gao)了航空發(fa)(fa)動(dong)機(ji)的(de)(de)合格率(lv)。而(er)設計這種(zhong)(zhong)穩(wen)(wen)定器的(de)(de)靈(ling)感正是(shi)來源于沙(sha)漠中新月(yue)形(xing)沙(sha)丘(qiu)——無論風(feng)力大(da)小，這種(zhong)(zhong)沙(sha)丘(qiu)依(yi)然保(bao)持其原有的(de)(de)月(yue)牙形(xing)狀。這種(zhong)(zhong)沙(sha)丘(qiu)駐(zhu)渦(wo)火(huo)焰穩(wen)(wen)定器既適(shi)用(yong)(yong)于航空發(fa)(fa)動(dong)機(ji)，又適(shi)用(yong)(yong)于工業鍋爐和船舶等。

圖(tu)5  新月形沙丘形態及沙丘駐(zhu)渦(wo)火焰穩定器

仿(fang)生減(jian)阻降噪

減小阻(zu)力和(he)降低氣動噪聲技(ji)術是流體(ti)(ti)機(ji)(ji)(ji)械設計(ji)的關(guan)鍵技(ji)術，可以為機(ji)(ji)(ji)翼(yi)、葉(xie)輪機(ji)(ji)(ji)、螺旋(xuan)槳等的翼(yi)型設計(ji)開發提供理論和(he)實(shi)踐依據。

美國賓夕(xi)法尼(ni)亞州(zhou)西徹斯特(te)大學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)菲施（F. E.Fish）教授通過考察飛(fei)魚的(de)(de)鰭和(he)身體(ti)(ti)尺寸，研(yan)究了形態參(can)數的(de)(de)變化與(yu)空氣動力(li)學(xue)(xue)(xue)性能的(de)(de)關(guan)系。基于仿(fang)生學(xue)(xue)(xue)原(yuan)理，菲施提(ti)出一(yi)種具有(you)(you)高(gao)升力(li)、低阻力(li)特(te)性的(de)(de)仿(fang)生翼型設(she)計(ji)。此外，菲施模仿(fang)座(zuo)頭鯨胸鰭的(de)(de)前緣鋸齒狀凸起，設(she)計(ji)出前緣具有(you)(you)凹凸變化的(de)(de)葉(xie)片，可以(yi)提(ti)高(gao)葉(xie)片的(de)(de)升力(li)，這種特(te)殊結構也被(bei)用于風力(li)發電(dian)機(ji)葉(xie)片和(he)飛(fei)機(ji)機(ji)翼的(de)(de)設(she)計(ji)，如圖(tu)6所示。

圖6  座頭鯨(jing)胸鰭(qi)及(ji)具有凹凸變化的渦(wo)輪(lun)葉(xie)片

吉林(lin)大學(xue)孫少(shao)明(ming)博士(shi)以生(sheng)物(wu)耦(ou)(ou)合(he)特征(zheng)研究為(wei)基(ji)礎，應(ying)用逆向工程研究方法，量化了(le)(le)長(chang)耳(er)鸮的鳥(niao)翼形態與構形耦(ou)(ou)合(he)消(xiao)聲降噪(zao)(zao)特征(zheng)，重構了(le)(le)長(chang)耳(er)鸮鳥(niao)翼三維實體(ti)模型(xing)，建(jian)立(li)了(le)(le)長(chang)耳(er)鸮鳥(niao)翼耦(ou)(ou)合(he)降噪(zao)(zao)特征(zheng)的主耦(ou)(ou)元及次主元仿生(sheng)模型(xing)。并(bing)基(ji)于計(ji)算流(liu)(liu)體(ti)力(li)(li)學(xue)及聲學(xue)理論，進(jin)行了(le)(le)仿生(sheng)模型(xing)氣動聲場有(you)限元模擬分(fen)析，探討了(le)(le)長(chang)耳(er)鸮鳥(niao)翼表面(mian)耦(ou)(ou)合(he)消(xiao)聲系統的降噪(zao)(zao)機理。研究結(jie)果發現：耦(ou)(ou)合(he)仿生(sheng)非光(guang)滑形態及特殊翼型(xing)構型(xing)能夠有(you)效延緩翼型(xing)繞流(liu)(liu)場邊界層分(fen)離，并(bing)減(jian)弱(ruo)翼型(xing)表面(mian)流(liu)(liu)體(ti)壓力(li)(li)脈(mo)動，進(jin)而減(jian)少(shao)聲能產生(sheng)。根據生(sheng)物(wu)耦(ou)(ou)合(he)降噪(zao)(zao)特征(zheng)，孫少(shao)明(ming)博士(shi)以標準(zhun)翼型(xing)NACAOO15為(wei)基(ji)準(zhun)，進(jin)行前(qian)緣非光(guang)滑改型(xing)設計(ji)，建(jian)立(li)了(le)(le)耦(ou)(ou)合(he)降噪(zao)(zao)仿生(sheng)前(qian)緣非光(guang)滑形態翼型(xing)模型(xing)，如圖(tu)7所(suo)示。

圖7  基準翼(yi)型與仿生(sheng)翼(yi)型設(she)計

西安交通大學(xue)的(de)(de)(de)劉小民等人(ren)也(ye)開(kai)展了(le)流(liu)(liu)體仿(fang)生減(jian)阻降噪(zao)(zao)(zao)方(fang)面的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)。他們利用逆向工程(cheng)方(fang)法提(ti)取蒼(cang)鷹(ying)尾(wei)緣(yuan)(yuan)非光滑形態的(de)(de)(de)降噪(zao)(zao)(zao)特(te)征元素，建立(li)了(le)仿(fang)生葉(xie)片(pian)(pian)(pian)結構模(mo)型(xing)，如圖8所(suo)示。采用基于(yu)馬格林斯基（Smagorinsky）亞(ya)格子應(ying)力模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)大渦(wo)模(mo)擬(ni)，結合基于(yu)LighthiⅡ理論的(de)(de)(de)FW-H方(fang)程(cheng)，分別對(dui)仿(fang)生尾(wei)緣(yuan)(yuan)鋸齒(chi)葉(xie)片(pian)(pian)(pian)和(he)標(biao)準葉(xie)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)(de)流(liu)(liu)道模(mo)型(xing)進(jin)行了(le)三維流(liu)(liu)場及聲(sheng)(sheng)場的(de)(de)(de)數值計算。結果表(biao)明：仿(fang)生尾(wei)緣(yuan)(yuan)鋸齒(chi)結構葉(xie)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)(de)總A計權聲(sheng)(sheng)壓級比(bi)標(biao)準葉(xie)片(pian)(pian)(pian)降低(di)了(le)9.8dB；葉(xie)片(pian)(pian)(pian)尾(wei)緣(yuan)(yuan)鋸齒(chi)結構可(ke)以改變(bian)流(liu)(liu)場噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)峰(feng)值的(de)(de)(de)分布規律，從而降低(di)了(le)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)峰(feng)值，且大部分頻率(lv)范圍(wei)內的(de)(de)(de)氣(qi)動噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)均(jun)有所(suo)降低(di)；仿(fang)生尾(wei)緣(yuan)(yuan)鋸齒(chi)結構可(ke)以改變(bian)各(ge)截面尾(wei)跡渦(wo)的(de)(de)(de)脫落(luo)位置，從而增大了(le)渦(wo)心(xin)之間的(de)(de)(de)距(ju)離，抑制了(le)脫落(luo)渦(wo)對(dui)尾(wei)跡流(liu)(liu)動的(de)(de)(de)擾動，進(jin)而減(jian)小了(le)葉(xie)片(pian)(pian)(pian)表(biao)面的(de)(de)(de)非定(ding)常壓力脈(mo)動和(he)尾(wei)跡渦(wo)引(yin)起的(de)(de)(de)氣(qi)動噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)。

圖8  蒼(cang)鷹翼形態(tai)與(yu)仿(fang)生葉(xie)片鋸(ju)齒形結構

仿生抗(kang)磨減摩(mo)

通過減小摩(mo)擦實(shi)現(xian)節(jie)能正成為(wei)摩(mo)擦學界面(mian)臨的(de)越(yue)來越(yue)緊迫的(de)任務，同時實(shi)現(xian)摩(mo)擦的(de)主動控制也(ye)是(shi)摩(mo)擦學研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)的(de)終極目(mu)標(biao)。為(wei)此，研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)員在(zai)發展減摩(mo)技術方面(mian)做(zuo)出了(le)巨大的(de)努力(li)且有所突破，并(bing)在(zai)基(ji)礎(chu)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)中努力(li)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)摩(mo)擦產(chan)生(sheng)的(de)機理，力(li)圖為(wei)減少和(he)控制摩(mo)擦提(ti)(ti)供理論基(ji)礎(chu)。近年來，利(li)用(yong)仿生(sheng)摩(mo)擦學提(ti)(ti)出的(de)表面(mian)織(zhi)構(gou)技術已成為(wei)摩(mo)擦學領(ling)域的(de)一個(ge)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)熱點，并(bing)在(zai)活塞缸(gang)套、滑動軸承、密封圈、汽缸(gang)、導(dao)軌(gui)等機械零部件上得到(dao)了(le)大量的(de)應用(yong)（如圖9所示），起(qi)到(dao)改(gai)善(shan)表面(mian)潤滑狀(zhuang)態(tai)和(he)提(ti)(ti)高(gao)抗(kang)磨減摩(mo)能力(li)的(de)作(zuo)用(yong)。

圖(tu)9  仿生表面織構技術應(ying)用

早在20世紀60年代，漢密(mi)爾頓（Hamilton）等研究發現不規則微凸體(ti)(ti)(ti)能(neng)夠起到提(ti)高(gao)(gao)摩(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)(fu)(fu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)潤(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)承載能(neng)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。各國學者己經證(zheng)實，摩(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)(fu)(fu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)并非越光滑(hua)(hua)(hua)越好，具(ju)有(you)(you)一(yi)定粗糙(cao)度(du)能(neng)夠存儲潤(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)劑，使摩(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)(fu)(fu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)更容(rong)易形(xing)成持(chi)續的(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)，從(cong)而(er)減(jian)少摩(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)(fu)(fu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)固相(xiang)接觸，達到減(jian)小(xiao)摩(mo)(mo)擦(ca)磨(mo)損(sun)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)。通過仿生(sheng)(sheng)織構技術(shu)來優化(hua)摩(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)(fu)(fu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)微觀幾何形(xing)貌，可(ke)改善零件的(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)(mo)擦(ca)特性(xing)(xing)、降低摩(mo)(mo)擦(ca)因數、提(ti)高(gao)(gao)承載能(neng)力(li)。這些織構化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)具(ju)有(you)(you)多(duo)重作(zuo)用(yong)：表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)微小(xiao)織構可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)蓄油池，保(bao)證(zheng)在擠壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)，輸運或(huo)釋放蓄含的(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)液(ye)，使之仍(reng)然彌散(san)在接觸區形(xing)成混合(he)膜(mo)(mo)潤(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)；表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)微小(xiao)織構可(ke)以(yi)吸附(fu)磨(mo)損(sun)下(xia)(xia)來的(de)(de)(de)(de)(de)微粒(li)，從(cong)而(er)抑制磨(mo)損(sun)和犁溝摩(mo)(mo)擦(ca)；當微小(xiao)織構設計(ji)合(he)理、密(mi)度(du)足夠時，還(huan)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)(gao)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)對潤(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)(run)(run)濕(shi)性(xing)(xing)，有(you)(you)利于潤(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)液(ye)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成；在較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)摩(mo)(mo)擦(ca)速度(du)、充足的(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)液(ye)條件下(xia)(xia)，表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)織構可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)流體(ti)(ti)(ti)動力(li)高(gao)(gao)壓(ya)囊，產生(sheng)(sheng)流體(ti)(ti)(ti)動力(li)壓(ya)差，從(cong)而(er)減(jian)小(xiao)摩(mo)(mo)擦(ca)阻(zu)力(li)。

例(li)如(ru)，生(sheng)活(huo)在新(xin)疆塔克拉瑪(ma)干沙(sha)(sha)漠(mo)(mo)的(de)(de)巴基(ji)斯坦(tan)沙(sha)(sha)漠(mo)(mo)蝎(xie)子能夠(gou)在流沙(sha)(sha)里自(zi)由穿梭，而體(ti)(ti)表(biao)不受到(dao)任何損(sun)傷。沙(sha)(sha)漠(mo)(mo)蝎(xie)子背板由幾(ji)丁(ding)質材料構(gou)成，且隨(sui)機(ji)分布(bu)著一些(xie)凸包顆粒，背板之間(jian)由節(jie)間(jian)膜連接(jie)，這些(xie)特征(zheng)均(jun)能有效降低其體(ti)(ti)表(biao)的(de)(de)沖蝕磨損(sun)。研究人員根(gen)據沙(sha)(sha)漠(mo)(mo)蝎(xie)子特征(zheng)，制備環狀、溝(gou)槽(cao)狀、微(wei)米(mi)團簇(cu)仿生(sheng)微(wei)織構(gou)表(biao)面，如(ru)圖10所(suo)示，嵌填在微(wei)形貌中(zhong)的(de)(de)固體(ti)(ti)潤(run)滑(hua)劑，在摩擦過(guo)程中(zhong)不斷釋放，形成均(jun)勻彌散、連續(xu)致密的(de)(de)自(zi)潤(run)滑(hua)膜，實現表(biao)面承載、潤(run)滑(hua)強化的(de)(de)有機(ji)統一，可有效改善(shan)抗高溫微(wei)動磨損(sun)性能。

圖(tu)10  沙(sha)漠蝎子(zi)背板及仿生微織構表(biao)面

目前，應用(yong)在(zai)摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)磨(mo)損(sun)領域的(de)仿(fang)生微(wei)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)大(da)致可(ke)分為(wei)三種(zhong)形(xing)式(shi)：一是單純微(wei)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)抗(kang)磨(mo)損(sun)，研(yan)究(jiu)人(ren)員在(zai)摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)制(zhi)備(bei)不(bu)(bu)同形(xing)狀的(de)仿(fang)生非光(guang)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)形(xing)態，探(tan)討最優(you)的(de)微(wei)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構分布方(fang)(fang)式(shi)、織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構加工(gong)距離和微(wei)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構深度，使得摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)能(neng)(neng)最強；二是將固(gu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)與微(wei)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)相結合(he)的(de)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)自潤(run)(run)(run)(run)技(ji)術(shu)，將固(gu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)通過涂或鍍等方(fang)(fang)法(fa)在(zai)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構化(hua)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)制(zhi)備(bei)固(gu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)，該技(ji)術(shu)不(bu)(bu)僅(jin)發(fa)揮了(le)固(gu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)良好(hao)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)能(neng)(neng)，而且(qie)發(fa)揮了(le)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)微(wei)凹坑的(de)儲存潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)和捕獲磨(mo)粒的(de)功能(neng)(neng)，可(ke)以顯(xian)著改(gai)善摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)磨(mo)損(sun)性(xing)能(neng)(neng)；三是采(cai)用(yong)多種(zhong)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)方(fang)(fang)式(shi)的(de)微(wei)織(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)構復(fu)合(he)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)技(ji)術(shu)，在(zai)摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)采(cai)用(yong)固(gu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)和液體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)復(fu)合(he)的(de)新型潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)技(ji)術(shu)，即雙重潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)系統(tong)，對于某些(xie)要求日益(yi)增長的(de)領域極具(ju)應用(yong)潛力(li)。研(yan)究(jiu)表(biao)明：相比單一的(de)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)，將固(gu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)和液體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)潤(run)(run)(run)(run)滑(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)相結合(he)的(de)抗(kang)摩(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)性(xing)能(neng)(neng)得到(dao)顯(xian)著提高(gao)。

結束語

流體中的(de)(de)仿生(sheng)(sheng)(sheng)表面減(jian)阻(zu)(zu)研(yan)(yan)究(jiu)，主要以(yi)(yi)鯊魚等(deng)水生(sheng)(sheng)(sheng)動物(wu)為(wei)主要仿生(sheng)(sheng)(sheng)對象，以(yi)(yi)飛(fei)行動物(wu)為(wei)仿生(sheng)(sheng)(sheng)對象的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)開展得很少。仿生(sheng)(sheng)(sheng)降噪研(yan)(yan)究(jiu)，主要展開的(de)(de)是以(yi)(yi)貓頭鷹等(deng)飛(fei)行動物(wu)為(wei)仿生(sheng)(sheng)(sheng)對象的(de)(de)非光(guang)滑邊(bian)緣形(xing)態降噪和耦合(he)仿生(sheng)(sheng)(sheng)邊(bian)緣降噪，同時也進行了棱紋等(deng)仿生(sheng)(sheng)(sheng)非光(guang)滑表面形(xing)態降噪。但在航空發動機領域(yu)，仿生(sheng)(sheng)(sheng)表面減(jian)阻(zu)(zu)離實際的(de)(de)工(gong)程(cheng)應用還(huan)有一段距離，還(huan)需要大量的(de)(de)基礎(chu)與(yu)應用研(yan)(yan)究(jiu)。

仿(fang)生(sheng)學減(jian)摩(mo)抗(kang)磨(mo)(mo)技術(shu)依然處在(zai)基礎研究階(jie)段，在(zai)航空發動機領域尚無應用(yong)。但根(gen)據前期的(de)基礎研究成果(guo)可(ke)以看出，無論是采用(yong)單純微織構表(biao)面抗(kang)磨(mo)(mo)損(sun)技術(shu)，還是將固體潤(run)滑(hua)與微織構表(biao)面相結合(he)的(de)織構表(biao)面自潤(run)技術(shu)，抑(yi)或是采用(yong)多種潤(run)滑(hua)方式的(de)微織構復合(he)潤(run)滑(hua)技術(shu)，均可(ke)起到減(jian)摩(mo)抗(kang)磨(mo)(mo)的(de)作用(yong)，若能應用(yong)在(zai)航空發動機發生(sheng)高溫微動磨(mo)(mo)損(sun)的(de)部位，如榫頭(tou)—榫槽(cao)、花鍵、軸承襯套等(deng)，必(bi)將起到重要的(de)作用(yong)。

綜上，仿生學在(zai)航空發動(dong)機領(ling)域的應用尚處在(zai)起步階段，沙丘駐渦火焰穩定(ding)器是(shi)其最典型(xing)的應用之一，減(jian)阻(zu)降噪(zao)及減(jian)摩(mo)抗磨是(shi)具有廣(guang)闊應用前(qian)景(jing)的兩個方向，在(zai)工程應用方面有望取(qu)得突(tu)破。