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基金委關於發布多物理場高效飛行科學基礎與調控機理重大研究計劃2022年度項目指南的通告
發布時間:2022-05-19

各有關單位、各位老師:

國家自然科學基金委員會現發布多物理場高效飛行科學基礎與調控機理重大研究計劃2022年度項目指南。請各有關單位仔細研讀指南和形式審查等條件要求,積極申報。現將有關事宜通知如下:

一、科學目標

  瞄準中國航天運輸係統國家重大需求,提出跨域高效智能飛行新思路,麵向跨域、變構、可重複飛行關鍵特征,建立非定常空氣動力學模型,發展多物理參數實時感知與智能控製理論,突破主動熱防護、變構型機構-結構設計、主動流動控製和電磁力熱環境模擬與科學實驗等關鍵技術,取得一批多物理場高效飛行原創性成果,牽引學科深度融合與創新發展,革新麵向航天巨係統的智能係統工程範式,為我國未來航天運輸係統提供關鍵理論、方法、技術和人才隊伍儲備,促進中國航天運輸係統發展規劃的順利實施。

二、核心科學問題

  本重大研究計劃圍繞以下三個核心科學問題開展研究:

  (一)變構型材料與機構的多物理場耦合機理

  揭示柔性材料-變形機構在複雜約束下熱防護、變形機構與結構、剛柔耦合等機理,建立結構健康監測、耐久性與損傷容限評價新方法,滿足對飛行器變構材料與機構的極限需求。

  (二)跨域非穩態流動模型及調控機製

  研究複雜時變邊界條件下飛行器流動與飛行變形的相互作用機製,發展主動流動調控手段,實現氣動特性精確預示和高效降熱減阻。

  (三)變構與飛行的一體化智能控製

  揭示強不確定環境下飛行動力學耦合控製機理,突破跨域無縫自主導航及環境-任務自匹配的在線自主規劃決策等關鍵技術,構建變構型與飛行器的一體化智能控製方法。

三、2022年度資助的研究方向

(一)培育項目

  圍繞上述科學問題,以總體科學目標為牽引,擬資助一批探索性強、選題新穎、前期研究基礎較好的培育項目,研究方向如下(申報項目須覆蓋以下單一方向中列出的部分或全部內容):

1. 多物理場高效飛行新概念熱防護原理與方法

  探索適應跨域變構高速飛行環境的高維變形、可重複使用的熱防護新原理與新方法。研究高溫熱端部件新概念材料、結構及成型工藝基礎理論;構建跨域變構高速飛行器結構健康監測與壽命評估模型;發展新概念柔性熱防護材料的製備調控與表征方法;揭示受限空間複雜網絡冷卻工質增壓輸送主要機製。

2. 飛行器變構型機構與結構設計原理與方法

  探索適應跨域變構飛行的快速響應、大承載機構與結構設計新原理與新方法。研究變形胞元構型綜合與多維度變形機構構建方法;探索輕質大變形蒙皮結構實現機製;發展變構型高功重比驅動與高效傳動方法;揭示苛刻約束下飛行器機構變構型及承載機理。

3. 跨域變構飛行非定常空氣動力學理論 

  探索跨域變構高速飛行器非定常空氣動力學理論與方法。考慮非線性本構應力/熱流小擾動量、多組分擴散與化學反應條件、不同空域過渡區的特殊問題等因素;研究跨域變構飛行器邊界層流動穩定性分析理論;建立跨域流動控製方程與氣固邊界模型;發展跨域高溫非平衡與稀薄效應耦合計算、氣動載荷人工智能建模與氣動參數辨識方法;跨域高速飛行器新概念環境/氣動布局/飛控智能耦合方法。

4. 多物理場環境下跨域變構飛行主動流動調控理論及實驗測試方法

  探索適應跨域變構飛行器降熱、減阻和機動性提升要求的流場主動調控新概念與新方法。提出主動流動調控新技術;研究降熱減阻實現機製;建立高精度觀測與氣動力熱原位測試新方法;揭示大空域寬速域條件下流動調控效能演變規律。

5. 電磁力熱多物理場環境地麵模擬與測量

  探索跨域高效飛行氣動力熱及高密度等離子體地麵模擬新技術與新方法。研究等離子體與電磁、流動、材料特性等多物理場耦合理論;揭示大功率高頻感應耦合放電、低擾動等離子體射流產生機製;發展等離子體流場及變形結構的電磁力熱多參數耦合測量方法。

6. 跨域飛行器多學科建模及高效分析方法

  探索電磁力熱等多物理模型、設計模型、工程經驗、標準規範中的知識圖譜元模型和分布式表示學習機製,研究跨學科知識推理與演進方法、知識複用與遷移方法;探索跨域飛行器小樣本數據與物理知識的聯合驅動機製,研究融合保結構數值格式的流場深度代理模型建模方法,以及融合有限體積法、無網格法與內嵌物理知識神經網絡的流體力學逆問題建模、求解與遷移學習方法。

7. 連續多維變構智能飛行控製理論與方法

  探索適應跨域變構飛行的智能飛行控製理論與方法。研究剛、柔、液耦合的動力學特性與控製係統建模理論;提出複雜物理場環境的信息融合與長航時無縫自主導航方法;發展連續多維大變構下適應力學與控製弱模型、多物理場強耦合、任務與環境等強不確定條件的智能決策、自主控製與軌跡規劃方法。

8. 多物理場高效飛行信息感知與傳輸方法

  探索跨域高效飛行器極端環境下多物理場信息感知的新概念與新方法。揭示多物理場環境與敏感材料及結構的作用機理,研究飛行器表麵環境超薄數字化自驅動傳感係統;考慮不同空域過渡區測控通信可靠性問題,發展跨域變構飛行器多域異構測控網絡資源感知、無縫接入技術與基於衛星互聯網連續測控通信協同方法。

(二)重點支持項目

  圍繞核心科學問題,以總體科學目標為牽引,擬資助一批前期研究成果積累較好、處於當前前沿熱點、對總體科學目標有較大貢獻的重點支持項目,研究方向如下(申報項目須覆蓋以下單一方向中列出的全部內容):

1. 跨域變構飛行器主動熱防護柔性蒙皮狀態自感知方法與高效熱防護實現機製

  跨域變構飛行過程高溫環境與飛行器大變形耦合約束下,研究具有防熱、隔熱功能的柔性防護蒙皮(服役時間不小於1200s、變形率不小於80%)高效主動熱防護實現機製,研究蒙皮狀態自感知(應變與溫度狀態參數感知誤差不大於2%FS)方法,發展多狀態參數自感知器件與主動熱防護柔性蒙皮的共形與集成方法,研製具有狀態參數自感知功能的主動熱防護柔性蒙皮原理樣機並通過地麵考核實驗。

2. 跨域飛行器多維度智能變構型機構係統設計理論與關鍵技術

  探索跨域變構飛行器機翼輕質大承載(麵載大於40kPa)、快響應(變形時間小於3s)、多維度(不少於三種變形能力)的智能變形機構組成原理與構型綜合設計方法,開展符合機翼變形要求的智能變形機構優化設計,發展機構與柔性蒙皮協同變構設計理論、多構型狀態感知與自適應驅動及控製方法,研究智能變形機構、柔性蒙皮結構與分布式驅動器多維變構型係統一體化設計理論與關鍵技術。

3. 跨域變構非定常高精度高效空氣動力學理論模型與計算方法

  研究適用於寬速域(0-25Ma)與大空域(0-100km)變構飛行器多尺度流場的廣義流體動力學高階矩理論,突破高階矩方程非定常非結構動網格計算技術,探索跨域多尺度流動應力與速度梯度張量的非線性本構關係,揭示動邊界非定常效應與跨域效應的耦合機製,完成動邊界跨域非定常流動過程氣動力熱預測方法的風洞實驗驗證。

4. 跨域飛行高效氣動降熱減阻方法及流動動態演化機理

  建立麵向跨域變構高速(大於5Ma)飛行過程的飛行器大麵積高效降熱(壁麵熱流下降不小於80%)減阻(摩阻下降不小於30%)方法,突破高速非定常流場時空動態演化精細測試與氣動力熱原位表征技術,研究飛行器表麵流動動態演化機理和流動主動調控實現機製,揭示高速飛行過程降熱減阻的流動調控效能隨空域、速域的演變規律。

5. 多物理場耦合下變構飛行智能規劃決策與控製

  建立多物理場耦合下大變構飛行的運動模型,刻畫飛行器與環境相互作用下變構飛行運動特性及邊界,揭示構型變化對剖麵控製能力和跨域運動的影響機理。研究基於機理與數據混合驅動的飛行能力評估、構型決策、軌跡規劃與製導控製理論,解決多元任務與多源幹擾下在線自學習與自演進問題,實現多維連續變化條件下構型能力與任務軌跡的雙閉環智能決策規劃與製導控製。

6. 跨域複雜電磁環境感知與自適應信息傳輸

  針對跨域飛行複雜環境(電子密度不小於1013cm-3量級)連續可靠通信需求,研究飛行器等離子體鞘套參數的實時高精度感知新方法;建立等離子鞘套參數實時感知和主動調控耦合模型,探索等離子流場主動調控技術;研究物理調控信道與信號空間之間的本構關係及通信機製,建立集電磁環境感知、主動調控和可靠通信協同一體的自適應信息感知與傳輸係統,實現飛行全程特別是可重複返回時連續可靠信息傳輸。

四、2022年度資助計劃

  擬資助培育項目15~20項,資助直接費用約為80萬元/項,資助期限為3年,培育項目申請書中研究期限應填寫“2023年1月1日— 2025年12月31日”;擬資助重點支持項目5~7項,資助直接費用約為300萬元/項,資助期限為4年,重點支持項目申請書中研究期限應填寫“2023年1月1日—2026年12月31日”。

五、學校申報截止日期和材料報送

申請人按照項目指南要求填報申請書及附件材料。待學院審核通過後,請於2022年6月20日16時前在基金委係統提交,同時將科研審核係統的預算審核表和形式審查表的簽字掃描版發至郵箱:zhaorui@hfut.edu.cn (郵件主題:多物理場高效飛行科學基礎與調控機理重大研究計劃項目申報+姓名)。紙質申報書、預算審核表和形式審查表各1份簽章後於6月21日16時前交至科技服務大廳

六、其他事項

1、具體要求詳見基金委通知:https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab434/info85522.htm

2、後續工作安排如有調整將另行通知,請及時關注國家自然科學基金委和學校網站。

科研院BOB体育官网登陆 建設辦公室(自然科學項目)聯係電話:62901951(吳老師)、62901115(趙老師)

科研院BOB体育官网登陆 建設辦公室

2022年5月19日


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