从一张设计草图,到一架翱翔蓝天的先进飞行器,如何让飞行器“设计更快、性能更优、适应更强”,是当下航空装备发展的重要课题。
从蓝图到蓝天·以智能设计绘就空天梦想
面向国家航空航天重大工程和装备发展需求,西北工业大学人工智能学院飞行器先进设计理论与技术创新团队由白俊强教授领衔,汇聚近百名师生科研力量,立足飞行器总体设计与计算流体力学积淀,融合人工智能与系统工程交叉优势,持续探索先进飞行器智能化设计新路径。团队相关成果已在多型号航空航天装备任务中得到应用与验证。

团队部分教师合影

团队参与的部分重大型号任务
团队始终坚持“进大平台、学大本领、立大志向、成大总师”的人才培养理念,依托高水平科研平台和实际工程项目,以项目历练学生、以平台成就学生、以使命引领学生,着力培养具有家国情怀、工程能力和创新精神的“总师型”人才。团队凭借扎实的导学基础、突出的育人成效,以第一名的成绩获评2022-2023学年西北工业大学“模范研究生导学团队”荣誉称号。这支富有创造力、凝聚力、向心力和生命力的队伍,正在托举航空航天英才的道路上持续奋进。

总体优化·让飞行器设计更聪明
飞行器能不能飞得更远、更快、更稳、更高效,往往取决于气动、结构、动力、控制等多个环节能否实现整体最优。如何突破传统局部设计和反复试错的瓶颈,成为飞行器设计的重要方向。团队聚焦总体设计与多学科协同优化,建立工程实用的整机级多学科优化设计平台,联动气动、结构、推进、控制等专业环节,支撑方案快速生成、性能评估与优化迭代,推动飞行器设计从“局部最优”迈向“系统最优”。相关技术可服务于复杂构型飞行器方案论证、总体参数快速优化和多约束条件下的性能提升,为先进飞行器早期设计提供智能化工具支撑。

多学科优化设计平台关键技术
数字风洞·在计算机里试飞
飞机真正制造出来之前,运行在计算机里的虚拟实验室,可以模拟复杂的空气如何流过机翼、机身和复杂外形结构,帮助设计人员在真实试验之前发现问题、优化方案、降低成本。团队围绕复杂流动数值模拟与气动创新设计,持续攻克宽速域、高复杂度飞行器外形的流场精确解算难题,构建了适用于复杂飞行器设计的高精准度数值模拟平台。这一平台如同运行在计算机中的“数字风洞”,大幅提升了设计效率与预测精度,让气动设计做到“心中有数”。

宽速域复杂飞行器外形的高精准度数值模拟平台
灵活重构·让飞行器适应更多任务
未来飞行器可能不再只有一种固定形态,而是能够根据不同任务和环境进行调整,既能适应空中飞行,也能探索跨介质、跨场景任务。团队聚焦新概念跨域无人飞行器创新,融合跨域变体拓扑优化、多智能体协同与博弈理论、模块化重构与多场耦合分析方法,开展水空跨域飞行器多力系耦合建模与飞行控制、多智能体协同吊载与博弈对抗等关键技术研究,探索飞行器从固定构型向可变构型、从单一任务向多任务适应、从单智能体到多智能体的设计新路径。

新概念多域无人飞行器总体设计与智能控制
可靠韧性·让无人系统更可靠
当多架无人机或多个智能装备协同工作时,系统不仅要能完成任务,还要在强干扰、局部失效、资源受限等复杂情况下“扛得住、调得快、恢复得起”。这正是未来无人系统从单平台智能走向体系智能必须解决的关键问题。团队聚焦装备体系、飞行器集群可靠性、智能规划与韧性调控方向,突破了基于杀伤链图结构的集群可靠性设计优化、保障资源智能配置和韧性自适应调控等关键技术,构建了集群应对强干扰事件的“抵御-适应-恢复”三位一体新模式,提升复杂捷变场景下体系可靠设计与抗毁重构能力。

装备体系可靠性与韧性调控技术体系
学术创新·在前沿探索中勇攀高峰
团队持续开展基础理论创新与关键技术攻关,在学术影响力、原创模型构建和高水平成果产出方面取得显著成效。团队2人入选“全球前2%顶尖科学家”年度科学影响力排行榜,2人获得陕西省优秀博士学位论文,十余篇硕士学位论文获评学校或学会优秀学位论文。团队提出的高超声速边界层转捩—湍流模型被美国NASA应用,相关成果在国际流体力学权威期刊Journal of Fluid Mechanics(JFM)等业内顶尖期刊发表学术论文80余篇,展现了团队在飞行器设计与复杂流动研究领域的持续创新能力和国际学术影响力。

产研协同·在工程中锻炼真本领
团队长期与航空、航天等领域重点单位开展深度合作,持续服务国家重大型号研制与装备发展需求,深度参与大型运输机、C919大型客机、C929远程宽体客机、AG600水陆两栖飞机以及多种中大型无人机等型号任务,在飞行器方案论证、气动布局优化、复杂流场数值模拟、多学科协同设计和装备体系评估等方面提供关键技术支撑。对学生而言,这些真实工程项目不仅是科研课题,更是走近航空航天工程一线的大课堂。在国家重大工程牵引下,学生经历从理论建模、算法开发、仿真验证到工程应用的完整训练,在解决真实问题中锤炼本领、开阔视野、坚定航空报国志向。




团队研究生参加科研活动

团队参与的多个飞机型号
卓越育人·输送行业领军力量
团队坚持“进大平台、学大本领、立大志向、成大总师”的培养理念,依托高水平科研平台和真实工程项目,带领学生走进航空航天前沿一线,在实践中学习知识、锻炼能力、开阔视野。团队不仅重视科研能力培养,也关注学生品格塑造和全面发展,鼓励学生把个人成长融入国家需要,在解决真实问题中练就本领、坚定理想、成长成才。
近年来,团队学生在国家级、省部级科创赛事中表现亮眼,斩获国家级奖项20余项,在科研训练、工程实践和创新竞赛中不断成长。
●中国国际大学生创新大赛 国赛金奖(2024)
● “挑战杯”全国大学生课外学术作品竞赛 国赛一等奖(2024)
● “互联网+”国赛银奖
● 中国研究生未来飞行器创新大赛 国赛二等奖
● 获评西北工业大学“模范研究生导学团队”荣誉称号
● 省部级奖项30余项



多年来,团队毕业生持续奔赴航空航天科研院所、国防重点企事业单位和高水平科研平台,逐步成长为相关领域的青年骨干。据统计,团队毕业生100%继续投身航空航天事业,90%以上服务于国防科技工业单位,55%的硕士毕业生选择继续深造。从实验室到工程一线,从校园学习到科研攻关,一届届学子在接续奋斗中传承航空报国情怀。
矢志航空报国,筑梦大国重器
西北工业大学人工智能学院飞行器先进设计理论与技术创新团队,将继续聚焦国家重大战略需求,深耕先进设计理论与关键技术创新,在服务航空强国建设、支撑高水平科技自立自强的征程中,贡献西工大智慧与力量。我们诚邀更多心怀空天梦想的青年学子加入团队,在工程任务中锤炼本领,在国家重大需求中书写青春答卷。
(审核:徐晓峰)