日本航空（JAL，以下簡稱日航）和日本國立研究開發法人宇宙航空研究開發機構（JAXA）等正在進行通過在飛機表面噴塗帶有微小窩槽的漆膜以減少氣動阻力提高燃效的實驗。繼日本國內航線之後，最近又開始在國際航線上實驗。這種凹槽是從鯊魚皮膚中獲得靈感的「溝槽（riblet）」結構，是模仿生物體制造物品的「生物仿生學」的一個範例。目的是減少燃料消耗和二氧化碳（CO₂）排放。相比於歐洲開發的溝槽貼膜方法，噴塗的方法在耐久性等方面更具有優勢。
噴塗了溝槽塗膜的波音787-9。乍一看，好像也沒什麼不同……（供圖：日航）
正如「鯊魚皮」的名字所示那樣，鯊魚的皮膚上有細小的溝槽，非常粗糙。這些溝槽可以抑制皮膚表面附近的亂流漩渦，減少流體（水和空氣）的摩擦阻力。得益於這種結構，鯊魚得以節省能量，遊得更快。著眼於此，溝槽結構就是模仿了這種特性，並被應用於競技泳衣等中。
日航和JAXA與大型塗料銷售公司奧威爾（本部：大阪市，以下奧威爾）合作，共同推進了有關機體表面噴塗溝槽的研究，以減少飛機受到的阻力。奧威爾和JAXA擁有用水溶性模具直接在漆膜上製造溝槽結構的專利。溝槽寬約0.1毫米，可將表面摩擦阻力降低約5%。JAXA的負責人表示，通過貼膜實現的溝槽存在膜重和耐久性的問題。改用塗膜飛機的重量幾乎不會產生什麼變化，而且不需要大幅度地修改。這種塗膜的耐久性與塗料相同，可達約8～9年。
溝槽結構的横向截面（右上為放大圖）。飛機為JAXA的實驗機（供圖：JAXA）
日航從2022年7月起在日本國內航班的波音737-800飛機上考察了漆膜的耐久性。從2023年11月開始擴中國漆膜面積，並調查了其對油耗的影響。此外，JAXA通過風洞試驗和數量分析，確認了波音787-9飛機上的漆膜效果。奧威爾還開發了一種可應對大型飛機的漆膜系統。由此日航決定在787-9飛機機身約30%的面積上使用該漆膜，並通過長途飛行驗證油耗改善、耐久性和美觀性等問題。
（左圖）787-9飛機的溝槽塗膜部分（供圖：日航）；（右圖）塗膜現場（供圖：JAXA、日航、奧威爾）
這架飛機如果標準執飛成田至法蘭克福航線時，預計飛行時的阻力將減少0.24%，每年有望減少約119噸燃油消耗和約381噸CO₂排放。
JAXA航空科技部門航空環境適應創新中心的郭東潤中心經理在記者會上介紹說：「此次的噴塗面積雖然只有30%，今後會進一步擴大塗膜面積，同時也會增加適用的機體。我們將持續提供技術支援。」
原文：草下健夫/JST Science Portal 編輯部
中文：JST客觀日本編輯部
