声子超材料稳定高超声速激波 / 边界层相互作用：开启高超声速飞行新征程

《Matter》：Stabilization of hypersonic shockwave/boundary-layer interactions with phononic metamaterials

高超声速飞行潜力巨大，但高超声速飞行器面临激波 / 边界层相互作用（SWBLIs）引发的严重流动干扰问题。研究人员开展声子超材料（PMs）稳定高超声速流动的研究，发现 PMs 能有效减轻 SWBLIs 的不稳定，这有助于提升高超声速飞行器性能和实现可重复使用系统。

　　高超声速飞行是一项极具前景的技术，有望彻底改变商业运输、国防和太空探索领域。然而，以高超声速运行的飞行器面临极端环境，尤其是激波 / 边界层相互作用（SWBLIs）引起的流动干扰。这些相互作用产生的高温和高声学载荷会损害飞行器的结构完整性。虽然有人提出主动流动控制策略来缓解这些问题，但往往会增加飞行器重量。相反，被动流动控制通常更轻便、更简单，但更容易受到湍流引起的不稳定和结构不稳定性的影响。在这项研究中，研究人员探索声子超材料（PMs）作为稳定高速流动的新方法。声子超材料是一种具有周期性结构的人工材料，能产生频率范围，即所谓的带隙（band gaps），在这个范围内波的传播会受到显著抑制。研究表明，这一特性可有效用于减轻高超声速 SWBLI 相关的不稳定性。具体而言，研究人员分析了暴露于马赫数 7.2 圆柱诱导的 SWBLI 下的双层 PM 地下结构，并将其性能与刚性壁控制案例进行比较。通过对流动结构的频谱分析发现，PM 能选择性地衰减流动干扰。定性结果表明，PM 能有效地稳定远离流体与 PM 地下结构相互作用区域的流动结构。这些结果表明，声子超材料是一种变革性技术，可增强高超声速飞行器的韧性，推动可重复使用的高超声速系统的发展。