在深圳龙华区丹霞路 1 号，一座三层楼高的实验室基地里藏着一个 “呼风唤雨” 的神奇空间 ——81 台高功率风机同步启动时，能生成风速高达 50 米每秒的可控风场。这是电子科技大学（深圳）高等研究院深思实验室打造的全球首创低空复杂环境模拟装置，也是全球首个专为低空经济设计的风洞装置，被称为低空飞行器的 “模拟气象试验场”。如今，它已能精准复现城市峡谷风场、热岛效应、风切变、下击暴流等典型复杂风场及极端气象，为无人机、电动垂直起降飞行器（eVTOL）等低空装备的安全飞行红启网，搭建起关键的试验验证平台。
低空风洞精准复现复杂低空环境
提供 “全场景模拟” 测试支持
9月11日，龙华区委宣传部组织媒体参观深思实验室打造的全球首个低空风洞装置。作为全球无人机产业的核心重镇，深圳低空经济正以26.4%的高速增长强势崛起。尽管全球已建成逾千座风洞，但低空飞行器复杂环境效应是工程技术难题之一。城市低空飞行器则受地形、建筑物、植被、气温等多种因素影响，相较于高空平流层，需面对对流层低空复杂风场。尤其是高容积率城市、山地城市或沿海城市，在大气环流和多种局地环流相互交互、叠加作用下，低空流场极为复杂。
深思实验室研制的低空三维多物理场耦合引导风洞，正是为破解这一难题而生。不同于常规风洞模拟单一方向来流，该装置能精准复现风切变、下击暴流、热岛效应等复杂流场，为 1000 米以下低空飞行器的安全测试提供 “全场景模拟” 支持。
走进实验室，记者看到，引导风洞的 “身形” 格外醒目：装置分为外舱与内舱两部分，外舱直径 18 米、内舱直径 10 米，由 3 组不同方向的风机矩阵与底部 1 组绕流风机共同构成。这种设计并非偶然 ——3 组风机矩阵负责构建多向复杂风场，绕流风机则配合垂直风机生成下击暴流，最终实现 “X-Y-Z” 三向速度场的精准控制。
更令人惊叹的是它的 “反应速度”：常规风洞从启动到稳定运行需几十秒甚至几分钟，而低空环境风力瞬息万变，要求模拟装置的风机响应时间必须控制在 2 秒内。经过团队反复调试，如今风机矩阵不仅能实现 2 秒内同步响应，最高风速更可提升至 60 米每秒；同时，装置还能集成雨雪、积冰冻雨、湿热、高低温、太阳辐照等气象要素，真正实现 “城市低空环境全要素模拟”。
此外，杨军院士团队li熊薇还带领参观了移动风墙。“移动风墙内橙色装置是喷淋系统，可以模拟雨天，移动风墙还有定位器，用来捕捉飞行器的飞行轨迹，判定飞行器是否按原来设定的路线在飞行，如果偏移的话，偏移的量是多少。”熊薇介绍，低空三维多物理场耦合引导风洞已能稳定复现四大类复杂风场 —— 风切变、突风 / 时变风、垂直流（含热岛风场、下击暴流）、城市特殊风场，可按需随时创造可控测试环境。
对于企业而言，这意味着无需再依赖户外试飞 “看天行事”，极大缩短了低空装备的研发周期，节省了大量时间与人力成本。截至目前，装置已为多家企业提供时变风、水平 / 垂直风切变、十字路口风等抗风性测试服务，支撑多款低空飞行器完成关键性能验证。
同时启动一百多台风机红启网
在2秒内完成指定动作
当前低空风洞研制团队已在复杂风场模拟技术、风机矩阵构建与控制策略技术、高功率密度风机设计与制造技术等方面实现多项突破。这项突破的背后，是一支顶尖科研团队的数年攻坚。2021 年，加拿大工程院院士杨军回国加入电子科技大学（深圳）高等研究院并组建深思实验室，带领团队勇闯产业技术无人区，前瞻布局低空经济，将主要研究领域确定为工业互联和智能制造－－电动航空，是国内第一批布局电动航空产业的高校团队，推动我国早日实现点对点的立体交通。
如今，深思实验室已形成 30 余人的核心研发梯队，其中 80% 以上为海外回国人员，包含 8 名国家级人才、10 余名教授及研究员、10 余名副教授及副研究员。目前，已初步打造了以产业/科技基础设施－低空三维多物理场耦合风洞为核心，以根技术-飞控技术、新能源动力系统、智能制造等为支撑的“3+1”电动航空实验室，形成了面向低空经济安全、安静、安心的原创技术研发及产业化体系。
“科研工作者要敢于去啃技术突破的‘硬骨头’。”杨军介绍，研发初期国内外并无同类装置可参考，团队只能 “摸着石头过河”，先从单个风机开始研究。要想模拟出低空环境瞬息万变的特点，则要求风机的响应时间在2秒以内。经过不断地试验，实验室的单个风机的响应时间和速度基本达到了试验需求。然而，同时启动一百多台风机，且需在2秒内完成指定动作，是团队面临的又一道难题。
在不断探索中，杨军提出，可以采用分布式的并行计算方式，有效缩减信号在传输过程中的延迟。最终，通过不断地调试、优化风机、变频器以及控制系统，风机矩阵最终实现了2秒内的响应时间，“现在所有的风扇都能够在同一时间完成响应，声音十分逼真震撼。”
此外，在1000米以下的低空，属于对流层，受到地面效应、热岛效应以及建筑群的影响，充斥着各种各样的风场，目前还没有装置能模拟出这些场景。
杨军提出，可以通过三组风机矩阵组成模拟装置，再进行仿真测试，对三组风机矩阵之间的关系，再进行调整。团队更走出实验室，带着测风仪奔赴不同城市采集真实风型数据 —— 经过半年调试，终于将风切变、垂直流等四种核心复杂风场 “复刻” 成功，让低空飞行器在实验室内就能 “经历” 户外可能遇到的各种风力考验。
低空三维风洞，不仅能界定飞行器的安全边界，也能加快飞行器的适航认定。经过两年多研发，这座 “人工造风场” 从图纸变为现实，落户于工业厂房改造的实验室中。目前，它已能支持翼展 4 米以内的航空器，开展垂直起降、巡航、悬停等全飞行姿态下的气动特性、飞控性能及安全性能研究，已经向多家企业提供了时变风，水平、垂直风切变，十字路口风等抗风性测试服务及研发测试服务。
【规划】
筹建大型低空复杂环境模拟装置
能容纳翼展 17 米低空飞行器及无人机群测试
更令人期待的是未来的规划：深思实验室正筹备建设外舱直径 65 米、内舱直径 45 米的大型低空复杂环境模拟装置。建成后，它将能容纳翼展 17 米的大中型全尺寸低空飞行器及无人机群开展测试，进一步覆盖城市极端与典型运行场景。
“我们在多向来流、可控复杂风场、气象耦合等技术上有独特优势。” 杨军表示，团队正持续积累实测数据，提升模拟与预测精度，未来有望在城市微气象模拟领域取得更大突破，为中国点对点立体交通网络的落地，夯实技术基石。
南都融媒出品
记者：张小玲
编辑：李思萌
设计：郭红霞
图片：受访单位提供红启网
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