——　第二部分　国家自然科学基金项目成果巡礼　——

　　高超声速飞行器涉及的基础科学问题是国际学术研究的热点，最大的挑战之一是高速飞行“热障”带来的高温材料本身和复杂高焓/非平衡流动环境与材料的耦合问题，这些都蕴含着未被认知和解决的核心科学问题。

　　由哈尔滨工业大学韩杰才教授和杜善义院士带领的研究团队，成员包括孟松鹤、王保林、张幸红、胡平、韩文波、梁军等，在国家自然科学基金及其他项目的支持下，经过10余年的努力，深入开展了高焓、高温等极端服役环境下复合材料的热致损伤/失效机理与破坏理论、热/力/氧化与热/力/电等多场耦合分析方法研究，取得多项研究成果，为高超声速飞行器用高温复合材料性能表征、预报和优化设计提供了理论基础。主要成果有：

　　1．高温复合材料的气动热响应与热致损伤机理（图1）：建立了可等效模拟典型服役环境的低成本试验方法和关键信息在线检测技术，揭示了影响材料温度的环境与材料表面特性控制要素，从更微观层次获得了材料热冲击损伤机制和表面层/耗尽层/反应层的高温演化规律与失效机制，提出了“超高温非烧蚀防热材料体系”，填补了国内空白。

　　2．高温复合材料的热致损伤模型和热弹性断裂力学（图2）：建立了超高温陶瓷复合材料2000℃以上静/动态氧化烧蚀模型和裂纹扩展阻力模型，实现了高温强韧化与抗氧化性能的微结构协同；建立了动态热/力载荷作用下非均质复合材料的断裂力学模型，解决了材料性质任意变化情况下裂纹尖端场求解的难题；建立了高温复合材料热冲击损伤和多尺度评价模型，提出了非均质复合材料的强度准则与应力强度因子准则统一的热冲击阻力评价方法。

　　3．复合材料热/力/氧化与热/力/电耦合失效行为（图3）：发现并确定了超高温复合材料决定“非烧蚀”性能的氧化层临界温度及环境压力的影响，建立了能够预报决定氧化层完整性的耗尽层力学性能演化的分析理论；基于未来多功能需求，完善了裂纹面电边界条件，实现动态力/电条件下多层压电介质的断裂强度预报，建立了压电陶瓷材料热/力/电耦合效应下的强度评价方法。

　　主要成果在ComposSci Tech、J Mat Chem、ActaMaterilia等本领域国际著名刊物发表，SCI他引1500余次，得到国际国内著名学者和美国NASA、美国空军实验室、法国宇航中心、意大利宇航中心等知名机构大量正面引用与积极评价，相关成果已用于指导国家重大需求超高温防热复合材料的研制。该成果于2014年获得国家自然科学奖二等奖。该研究得到了国家杰出青年科学基金、重大研究计划和创新研究群体等项目的资助。