1984年，北航高歌教授發明了“沙丘駐渦火焰穩定器”，獲國家發明一等獎，錢學森同志稱之為“一項長中國人志氣的重要發明”。
噴氣發動機是1939年試制成功的。為了增加發動機的推力，就在噴氣發動機的後面加了一個燃燒室。但高空風速很高，後燃燒室内火焰不穩定，極易熄滅。1942年德國人與蘇聯人搞成了一種V形火焰穩定器。盡管它對火焰有一定的穩定作用，但卻阻力大、穩定性差，還容易産生發動機旋渦脫落。以後的改進隻是着眼于v形槽的開口角度，開口的多少，前後位置等，都沒有決定性的突破。
beat365英国官网网站博士研究生、年僅33歲的高歌，在他的導師甯?教授的指導幫助下，發明了沙丘駐渦火焰穩定器。解決了噴氣發動機問世40多年來燃燒火焰不穩定這個技術關鍵問題。從理論和實踐上填補了國際航空界長期未能解決的空白。在國際上居領先地位。被評價為這是一個很大的技術突破，是一個很有價值的、重大的發明，因此獲得了1984年“國家一等發明獎”。
這項發明的過程，高歌本人曾有過生動，具體的描述。發明沙丘駐渦火焰穩定器的過程，首先是受到沙丘的啟示。在沙漠中，有一種新月型沙丘，它有一個特點：不管風怎樣吹，沙丘都不變形，仍然保持新月形狀。而其他形狀的沙丘都可以叫風吹跑。他看到這種現象之後，就覺得很有意思。當時就想，它之所以這樣穩定，一定是氣流後面的流場繞過沙丘後形成的旋渦特别的穩定。因為自然界的現象必然是最合理的，它們都遵循物理學上的最小功原理，天然合理。如果把它的原理搞清楚了，就可以利用它了。
在六十年代，有人在美國大學的校園中發現，風吹過雪地之後，也能形成一種特别穩定的雪堆，其形狀和新月型沙丘一樣。美國一個搞流體力學的教授對這個問題發牛了興趣。他設計了一種方案，經模拟證實能提高效率10%，但由于這位教授沒有抓住三維這一本質特點，因而收益不大。後來，沙丘這種現象引起美國宇航局的重視，1977年他們委派美國一個非常著名的沙漠地質學家，幫助研究為什麼這種沙丘會如此穩定，以便運用到航空或航天技術上。這個地質學家黾量了幾十個沙丘的形狀，寫了一本很厚的報告，指出這種沙丘就是穩定的，其穩定的原因，是與沙粒的粗細、比重、成分等有關。美國宇航局看了這篇報告後無可奈何，認為這種報告沒什麼用途。顯然，這位地質學家也沒有抓住問題的本質。
高歌來到北航當研究生後，和甯?教授談論這種現象。甯?教授說，一定要從旋渦的特性上來研究這個東西。搞流體力學的人，一怕粘、二怕旋。所以大家在研究時，都避免研究這個東西，偏愛研究無粘流，這樣就把最困難的題目避開了。
要解決這項難題，首先要過計算關。沙丘是一個三維體，所以就要想法計算出三維物體後面的流場。當時，國際上有關計算三維問題的文章是很少的，而二維問題則早在十幾年前就計算出來了。三維問題之所以計算不出來，是因為計算方法非常費時間。對于一個二維問題，如果把所要計算的整個流場均分為五千個網點來計算，當時在百萬次的計算機上隻需一、兩個小時就能算出。對于一個三維問題，也将流場分為五千個點來計算，根據當時美國馬裡蘭州的一位教授來中國講學時說的，在一個百萬次的計算機上，需要汁算五千個小時。這實際上是沒法計算的，因為一台計算機不可能為你二個人連續不斷開八個月。所以對三維問題，隻能算七、八百點，太多了計算機也難以算出。要對沙丘進行分析，就必須把它的三維流場摸清楚。不計算，也可以用實驗方法，但既費時間又費資金，最好還是計算出來，高歌在甯?教授的指導下，開始探索一種新的計算方法。
算粘流要解橢園形偏微分方程。他當時看了幾十種計算方法，把每種方法的優點都挑出來，缺點也列出來，反複琢磨，搞了兩個多月，對其中的三、四種方法特别喜歡。這種喜歡是一種感覺上的喜歡，為什麼喜歡也說不出來，總之從感情上覺得傾向于這幾種方法。然後他就對這三、四種方法反複琢磨、反複想，總想把它們的優點都捏在一起，搞出一種新方法來。在那段時間裡，他白天黑夜都在思考這個問題，可總是合不起來。天天想、白天想、晚上想吃飯也想、晚上作夢也想。有一天晚上，快熄燈了，他去刷牙，刷着刷着，突然好象腦子裡一閃念。……一個概念……他把牙缸牙刷扔在水池裡，趕快跑進屋把它們記下來，沒幾分鐘，就把三、四種方法的優點合在一起了。想了兩個多月，把它合在一起隻用了幾分鐘！過了幾天，編成程序就算，然後做了一些改進，這方法就通了。大概前後用了四、五個月，搞出一種三維計算方法，按照這種方法，他把沙丘空間流場分成三千個點，在一台十九萬次的計算機上用兩個小時就把它的流場結構算出來了。這個速度與當時國際水平相比快了上千倍。
算出流場之後，對沙丘後面這個流場進行分析便知道了它的基本特點。沙丘後面的旋渦如此穩定的原因有兩個，實際上已經是自然界或人類社會早就利用的了。一個是龍卷風的原理，還有一個就是沙丘後面這個旋渦形成了一個拱橋結構，前面寬，後面窄，一個個的旋渦擠在一起，就特别堅固，想脫落也脫落不下去。拱形橋之所以很結實，其原因人們早就知道了，但是沒有人想到用拱橋原理來說明穩定問題。旋渦穩定問題解決之後，他們就做實驗，結果發現，這種沙丘型穩定器的阻力非常之小，隻有原來V型槽阻力的四分之一到五分之一，減了百分之七、八十的阻力。所以發動機的推力損失一下子就減少了很多。
計算這一關是過了，但計算是一種近似模拟方法，隻能得出一個近似解來，從理論上并沒有完滿地解釋出它為什麼穩定，所以還必須進行理論上的分析。這方面的資料，國際上的參考文獻非常少，大家都不大願意搞。從1870年到1960年近一百年，推導穩定性的理論方法沒有多大差别。他對這些方法進行了仔細分析後，覺得過去的方法在基本的物理假設和概念上，在出發點上都過于簡化了。把粘性、旋渦的旋轉特性甩了出去。起碼應該把離心力和哥氏力這兩個在旋轉流場中存在的力加進去。他将這兩項加在方程中，重新推導了一遍，搞出來一個比别人的多幾項的稍微複雜一些的結果，好象也沒有什麼突出的地方。他反複想，為什麼将主要因素都包括進去之後，所得到的結果還同别人的差不多呢？思考了好長時間，後來有一天晚上，睡着了，他做夢，夢見有人對他說，你推的這個穩定性界限雖然比别人的複雜，但也隻有一個界限，實際上什麼事情都有兩個極端，就好象你吃多了要撐死，吃少了要餓死，你怎麼能隻有一個穩定準則呢？他一下子就驚醒了，趕忙在牆上用手摳了兩條道，那意思就說應該有兩個準則。緊接着他又呼呼也睡着了。第二天早晨他起來想，昨天晚上幹什麼來着？看看牆上劃了個=，他想起來了！有兩個準則。事物有一個上限，也有一個下限，不可能隻有一個界限，任何事物都有兩個極端，這是一個哲學上的普遍規律。他整整推導了一天，最後發現如果應用廣義的熱力學第二定律，就可以找到另外一個準則，就是一個上限。過去所有的旋渦準則都是下限，原來他推導出來的也隻是下限，經這樣努力了一整天，又推導出了一個上限。然後就反複檢驗，天天都進行推導，草稿紙也不知摞了多厚。過了半個月之後，他發現那天推導出來的新準則全錯了。又經過半個多月的反複推敲，終于把一個正确的準則找出來了。
結果發現旋渦的穩定确實有一個上限，有一個下限，旋渦轉得太慢了，不穩定，轉得太快了，也不穩定。經過計算——實驗的反複過程後，對它的流體力學特性很清楚了。後來進行火焰實驗，發現這種火焰穩定器非常穩定，比過去的V型槽穩定器擴大穩定性六到八倍。過去搞了幾十年，能擴大10%、20%的穩定性就不錯了，但新的穩定器一開始做實驗得到的穩定曲線比V型槽的擴多六倍多。他自己都不敢相信這種實驗結果。在第一次給學校搞這個專業的老師們報告時，到場的大概有十幾個人，其中隻有一兩個人相信是真的，大部分人都不相信，認為不太可能，後來請大家去看實驗，看了實驗後大家才相信了。
這樣，經過從1981年開始做實驗，1982年做高空模拟實驗，1982年到1983年初做發動機的整機實驗，1984年進行高空試飛最後定型開始實際應用，經過四年多時問，終于完成了這項錢學森同志稱之為“一項長中國人志氣的重要發明”。
