日本航空（JAL，以下简称日航）和日本国立研究开发法人宇宙航空研究开发机构（JAXA）等正在进行通过在飞机表面喷涂带有微小凹槽的漆膜以减少空气阻力提高燃效的实验。继日本国内航线之后，最近又开始在国际航线上实验。这种凹槽是从鲨鱼皮肤中获得灵感的“沟槽（riblet）”结构，是模仿生物体制造物品的“生物仿生学”的一个范例。目的是减少燃料消耗和二氧化碳（CO₂）排放。相比于欧洲开发的沟槽贴膜方法，喷涂的方法在耐久性等方面更具有优势。
喷涂了沟槽涂膜的波音787-9。乍一看，好像也没什么不同……（供图：日航）
正如“鲨鱼皮”的名字所示那样，鲨鱼的皮肤上有细小的沟槽，非常粗糙。这些沟槽可以抑制皮肤表面附近的湍流涡旋，减少流体（水和空气）的摩擦阻力。得益于这种结构，鲨鱼得以节省能量，游得更快。着眼于此，沟槽结构就是模仿了这种特性，并被应用于竞技泳衣等中。
日航和JAXA与大型涂料销售公司奥威尔（本部：大阪市，以下奥威尔）合作，共同推进了有关机体表面喷涂沟槽的研究，以减少飞机受到的阻力。奥威尔和JAXA拥有用水溶性模具直接在漆膜上制造沟槽结构的专利。沟槽宽约0.1毫米，可将表面摩擦阻力降低约5%。JAXA的负责人表示，通过贴膜实现的沟槽存在膜重和耐久性的问题。改用涂膜飞机的重量几乎不会产生什么变化，而且不需要大幅度地修改。这种涂膜的耐久性与涂料相同，可达约8～9年。
沟槽结构的横截面（右上为放大图）。飞机为JAXA的实验机（供图：JAXA）
日航从2022年7月起在日本国内航班的波音737-800飞机上考察了漆膜的耐久性。从2023年11月开始扩大漆膜面积，并调查了其对油耗的影响。此外，JAXA通过风洞试验和数值分析，确认了波音787-9飞机上的漆膜效果。奥威尔还开发了一种可应对大型飞机的漆膜系统。由此日航决定在787-9飞机机身约30%的面积上使用该漆膜，并通过长途飞行验证油耗改善、耐久性和美观性等问题。
（左图）787-9飞机的沟槽涂膜部分（供图：日航）；（右图）涂膜现场（供图：JAXA、日航、奥威尔）
这架飞机如果标准执飞成田至法兰克福航线时，预计飞行时的阻力将减少0.24%，每年有望减少约119吨燃油消耗和约381吨CO₂排放。
JAXA航空技术部门航空环境适应创新中心的郭东润中心经理在记者会上介绍说：“此次的喷涂面积虽然只有30%，今后会进一步扩大涂膜面积，同时也会增加适用的机体。我们将持续提供技术支援。”
原文：草下健夫/JST Science Portal 编辑部
中文：JST客观日本编辑部
