问题 边界层转捩是高超声速飞行器必须解决的关键问题。转捩一旦提前，边界层摩阻与表面热流会显著增加，可能导致热防护裕度不足、气动性能下降和结构负荷加重。随着飞行器外形日趋复杂、飞行范围不断扩大，传统的稳定性理论和经验预测方法高马赫数、强压缩和强非平行流动条件下的适用性受限。转捩"何时发生、在哪里发生、如何推迟或诱导"成为精细化设计的重要制约因素。 原因 转捩研究的难度既源于物理现象的复杂性，也源于工程条件的苛刻性。一个多世纪的研究虽然深化了人们对流动稳定性和湍流的认识，但转捩路径多样、扰动来源复杂、非线性演化迅速，至今仍是经典物理学的难题。对高超声速流动而言，高雷诺数、小特征尺度、激波与边界层干扰显著，流动呈现强非平行、强耦合、强敏感特性。数值模拟需要更高分辨率和更强计算稳定性，风洞试验受来流噪声、测量条件和热环境限制，而真实飞行条件下的转捩数据尤其稀缺，这些都抬高了理论建模和工程应用的难度。 影响 转捩的不确定性直接影响飞行器的气动布局和热防护方案。对研制单位而言，转捩预测偏差可能导致热防护设计过度保守而增重，或因裕度不足带来风险。对任务规划而言，转捩位置和热流分布的不确定会影响飞行包线评估和试验策略。对产业发展而言，缺乏可复现、可对比的标准模型和数据体系，将制约数值工具、试验平台和工程软件的升级。谁能更准确地预测和调控转捩，谁就能在高超声速设计中占据优势。 对策 陈坚强研究员团队围绕这些瓶颈，建立了"理论—模型—验证—应用"的完整研究框架。在方法上，团队针对三维复杂外形和非平行效应增强的特点，发展了适用于高超声速边界层转捩的全局稳定性分析方法和预测模型，实现了从"局部化"向"全局化"的拓展。在试验上，团队设计了外形全解析的三维升力体标模，在可控条件下复现多种转捩过程，为不同方法的对比和评估提供统一载体。在体系上，团队综合运用稳定性分析、直接数值模拟、风洞试验和飞行试验，建立多手段融合框架，同步提升机理认识和工程可用性，并提出相应的转捩控制方案。对应的成果已在国内外学术期刊发表，转捩标模、理论方法、预测模型和数据资源也已在多家科研机构推广应用，支撑了航空航天重大任务的论证和实施。 前景 面向未来，高超声速飞行器将向更高速度、更长航程、更复杂任务发展，转捩研究呈现三个趋势：一是更加强调真实来流环境和多物理耦合条件下的可验证性，推动飞行试验数据积累和高可信数据体系建设；二是更加强调数值模拟与工程软件的协同发展，在高分辨模拟、模型修正和不确定性量化上形成可移植能力；三是从"预测"向"可控"转变，将转捩调控与总体设计、材料与结构热安全一体化优化。由科学出版社出版的《高超声速边界层转捩理论与控制》系统总结了相关理论方法和工程应用，为行业提供了可复用的知识框架。随着国家重大科研平台和工程任务的牵引，转捩机理研究、预测模型和控制技术有望在更广泛的场景中实现工程化应用。
从追赶者到领跑者，中国科学家在高超声速基础研究领域的这个突破，不仅破解了制约飞行器性能提升的关键瓶颈，更表明了我国自主创新体系解决世界级科学难题的能力；当科技竞争的焦点日益转向基础研究的深度与广度，此类原创性成果的持续涌现，正为我国建设航天强国注入不可替代的战略价值。