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国家自然科学基金重大研究计划
《空天飞行器的若干重大基础问题》
2002年项目申请指南
本重大研究计划围绕空天飞行器研究中的重要科学问题，通过多学科交叉研究，增强我国航天航空飞行器研究的源头创新能力，为我国未来空天飞行器的发展奠定技术创新的基础。
一、科学目标
通过力学、物理学、化学、数学、生物学、材料科学、工程科学、信息科学等相关基础学科在空天飞行器基础研究问题上的交叉，根据空天飞行器高超声速、高机动、高温、高速、高隐身、超高强韧和高精确控制的发展需求及核心科学问题，在基础理论和实验的源头创新上有所突破。
针对空天飞行的高超声速要求，提出适用于高超声速飞行器的空气动力新概念；针对空天飞行器的高机动飞行，研究适合这类飞行器的新流型和自适应流动控制原理；针对空天飞行的高隐身要求，发展电磁波―复杂介质―空气绕流的耦合效应理论，建立兼具雷达、红外隐身与最佳气动性能的飞行器构形原理；针对空天飞行的长航程要求，发展适用于高超声速飞行器动力要求的超声速燃烧的科学原理；针对空天飞行器的超轻质、高强韧、防热、抗冲击结构一体化要求，探索创新构形原理，发展多功能拓扑优化和材料―结构协同设计的理论和方法；针对高精确度和高可靠性的要求，提出和发展智能自主控制和多场耦合的理论与方法；建立适用于空天飞行器的多尺度算法和精细实验测量方法。
通过项目的实施，形成空天飞行器研究所需求的新的科学生长点，为我国航天航空发展培养具有探索精神和创新思想的人才。
二、研究内容
（一） 高速、高机动飞行中复杂流动机理研究
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可压缩层流到湍流转捩的机理、预示和推迟转捩的理论和实验方法；可压缩湍流的结构理论和精细实验研究；三维非定常可压缩复杂流动中湍流模式理论及实验研究；可压缩湍流的数值模拟方法。
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分离流动产生的物理条件和演化机理；非定常涡破裂的特性、非对称涡破裂的机理，非定常分离和涡破裂的控制方法；非定常流动的高精度数值模拟方法和实验技术。
- 生物和微型飞行器飞行的特征和机理、流动规律及流动控制。
（二） 高温、高速条件下气流的燃烧，热力学和化学非平衡流动
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超声速来流条件下，增强燃烧掺混、雾化、点燃和燃烧稳定的方法、机理及控制；推进器燃烧系统热―声耦合引起的燃烧不稳定性机理。
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超声速条件下化学反应动力学的行为、反应模式、反应速度常数及相互作用机制；热力学、化学非平衡流动中的湍流模式，高精度、高分辨率、高效率的数值模拟和实验技术。
- 空天飞行器再入过程的高温高速热力学、化学非平衡流动及最优布局原理。
（三） 轻质、强韧、抗撞击、防热结构及其材料一体化设计的理论和方法
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根据空天飞行器对结构和材料的特殊功能要求，兼顾材料微结构设计和结构几何优化的一体化优化，提出轻质强韧结构的创新构型；组合结构及多功能耦合系统的设计优化理论和方法。
- 兼具轻质、强韧、抗撞击、防热的材料体系探索。
- 非均质介质的新的侵彻现象；新型轻质强韧材料的抗撞击研究与细观结构影响。
（四） 空天飞行器的智能自主控制与智能结构的失效防范
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空天飞行器的智能自主控制理论和方法、可变参数复杂结构的高可靠性、强适应性控制及智能结构的分布式高效主动控制。
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力、电、磁、热多场耦合下的典型智能材料及其复合材料的宏细观本构关系、破坏过程机理与防范的理论和数值仿真方法。
- 流动和结构的微自适应控制和MEMS器件用于宏观尺度控制的机理；微系统特有的效应、动态失效机理和模式、智能故障监控与安全管理的理论和方法。
（五） 电磁波、复杂介质和空气绕流对隐身性能的耦合效应
- 飞行器气动与隐身性能的协同优化理论与方法。
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等离子体隐身的机理研究；新型吸波/透波材料的量子尺寸效应、表面效应和吸波的关系；微米波下微米/纳米颗粒及多层膜的电磁协同效应。
- 红外隐身的新原理和途径；推进系统的雷达与红外综合隐身的设计原理和方法。
（六） 多尺度计算
- 含宏观、细观多重结构的多尺度级进计算；材料强韧化和抗冲击问题的跨层次计算。
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流动的多尺度特征、尺度间的相互作用理论及其方法；复杂多尺度流动计算的刚度问题；稀薄气体特性，从连续流区到过渡流区、自由分子流区各流域气动问题的气体运动论统一算法。
三、申请注意事项
本研究计划前5年经费预算为4000万元，按4年计划拨款。其中2002年计划使用1200万元。
申请者应在本重大研究计划的指南范围内申请，还鼓励围绕《计划》的科学目标提出具有原创性的新概念、新思路和新方法的申请。申请书要突出拟申请研究项目的特点，强调学科交叉。本年度侧重启动面上项目，其经费平均资助强度高于一般面上项目的平均资助强度，研究期限一般为三年。
申请者请注意，国家自然科学基金委员会规定，申请者以及项目组中具有高级专业技术职称的主要成员，申请和承担重大研究计划的项数限为一项。此外，申请者还须注意符合国家自然科学基金委员会其他限项规定。
申请者必须填写《国家自然科学基金申请书》，并在申请书封面右上方标明“重大研究计划”和“空天飞行器的若干重大基础问题”字样，“申报学科”栏由申请者自行选择并填写。
由数理科学部、化学科学部、生命科学部、工程与材料科学部、信息科学部组成的联合工作组负责本重大研究计划的受理申请。项目申请书及简表信息软盘交数理科学部综合处。
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