姿轨控发动机在太空环境下工作时，喷流向外部真空环境自由膨胀形成的羽毛状流场称为真空羽流。真空羽流会对航天器产生气动力、气动热、溅射污染、电磁干扰、视场干扰等影响。针对真空羽流的液相污染效应，真空羽流课题组开展了实验研究，相关成果以《Drop Impact on Heated Nanostructures》为题发表于《Langmuir》期刊，并被选为2020年9月刊封面文章。

真空羽流课题组首次报道了液滴与加热纳米结构材料的碰撞结果。研究表明，与光滑平面相比，纳米结构材料会激发一些特有的现象，如飞溅、中心射流等。研究显示，纳米结构材料会显著地影响液滴最大铺展直径（液相污染中，铺展直径直接决定影响面积或范围），极大的区别于与液滴在光滑平面或微米结构材料上的铺展规律。研究还表明，纳米结构材料会增加液滴与表明的传热面积，进而降低莱顿弗罗斯特温度（Leidenfrost temperature）。真空羽流课题组通过简化模型，利用润滑近似理论，建立了莱顿弗罗斯特温度模型，模型结果与实验结果一致。相关研究成果还可用于涂料喷涂、燃烧、冷却和冶金等方面。

真空羽流课题组将继续立足国家重大战略需求，开展稀薄气体动力学、高超声速空气动力学、液体/气体-表面作用和低温等离子体等方面的基础研究与工程应用，为人才培养、科学研究和学科建设积极贡献力量。

《Langmuir》2020年9月刊封面

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.langmuir.0c01151

主要作者介绍：

刘立辉，宇航学院2016级博士生，2018.10~2020.01赴加拿大阿尔伯特大学联合培养。主要研究方向为化学推进和电推进真空羽流效应及防护技术。

蔡国飙，宇航学院教授，“航天器设计优化与动态模拟”教育部重点实验室主任，教育部航空航天类专业教学指导委员会主任委员，长江学者特聘教授，享受国务院特殊津贴专家，国家百千万人才工程“有突出贡献中青年专家”，973首席科学家，探月工程二期嫦娥三号、四号任务突出贡献者。主要研究方向为真空羽流效应及防护技术、液体火箭发动机多学科优化与重复使用技术、固液混合动力火箭技术。