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《空天飞行器的若干重大基础问题》2005年项目指南

日期 2005-06-28   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

  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研究,基于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所涉及的核心科学问题,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、研究方向

  1. 高速、高机动飞行中复杂流动机理研究
    (1)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。
    (2)非定常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。
    (3)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;MEMS器件的流动和传热规律及流动控制机理;新概念空天飞行器探索。
  2. 高温、高速条件下燃烧,热力学和化学非平衡流动
    (1)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。
    (2)空天飞行器的高温高速热力学、化学非平衡流动及最优布局原理。
    (3)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。
  3. 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
    (1)根据空天飞行器对结构和材料的特殊要求,藉助材料微结构和结构一体化设计、组合结构的多功能耦合优化设计及仿生等途径,提出超轻强韧结构的创新构型。
    (2)按照空天飞行器关键部件的要求,探索超轻、多功能(强韧、抗撞击、抗热、防热和透波等)材料和结构体系。
  4. 空天飞行器的智能自主控制与智能结构的失效防范
    (1)针对大型、轻质、柔性、变参数复杂空天飞行器的结构特点和高可靠性、高精度、高稳定性、高机动与强适应性的自主运行要求,以及多个空天飞行器自主协调运行的特点和要求,研究智能自主控制(包括自主获取信息定姿定位,智能或多种控制策略的集成,故障的自主诊断与处理)的理论和方法;研究智能结构的高效主动控制的理论和方法。
    (2)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。
    (3)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。
  5. 空天飞行器隐身技术的若干基础问题
    (1)飞行器气动和电磁场、复杂介质和电磁场的耦合机理和算法研究,气动和隐身的协同设计方法研究。
    (2)空天飞行器目标复杂散射场的结构特性和控制方法研究,外形、结构、材料隐身的耦合机理和方法研究。
    (3)光、热、电隐身的新原理、新方法、新材料和途径,多波段综合隐身的原理和方法。
  6. 多尺度计算
    (1)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。
    (2)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、2005年度主要资助内容

  1. 主要资助领域:
    与上述6项研究方向相关的实验方法或技术突破的研究
    提高高超声速飞行器升阻比和飞行稳定性的气动原理与方法
    新型防热原理、理论与新型防热材料设计
    隐身新机理、新理论与隐身材料研究
  2. 资助的重点项目领域:
    高超声速、高升阻比气动构型研究
    非烧蚀防热机理与材料的设计、制备和表征

四、申请注意事项

  2005年是本研究计划启动的第4年,计划使用经费1100万元,用于资助申请的面上项目和重点项目,以及本研究计划已资助的取得突出进展的面上项目的经费追加。其中面上项目的资助强度约35万元/项,重点项目的资助强度约200万元/项。在过去3年执行期间,已在飞行器隐身、智能自主控制、防热结构和材料一体化设计和性能评价方面资助了4项重点项目。

  申请者应在本重大研究计划的指南范围内提出申请,并特别注意了解本年度的主要资助领域。申请项目的研究内容应紧密围绕空天飞行器研究的总体目标,突出研究项目的特点,强调学科交叉;要注意与国家973、863等已有项目的区别。

  为区别于其他申请项目,请在申请书的资助类别选择“重大研究计划”,亚类说明选择“面上项目”或“重点项目”,附注说明选择“空天飞行器的若干重大基础问题”,申请代码由申请者自行选择并填写。

  数理科学部、化学科学部、生命科学部、工程与材料科学部和信息科学部组成联合工作组负责本重大研究计划的评审工作。由数理科学部负责受理申请。

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