空天飞行器的若干重大基础问题

12004年空天飞行器的若干重大基础问题申报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。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流动控制原论，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。研究内容：1.高速、高机动飞行中复杂流动机理研究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；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；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；推进器燃烧系统声耦合引起的燃烧不稳定性机理；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；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根据空天飞行器对结构和材料的特殊要求，借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；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、抗热和防热)材料和结构体系。24.空天飞行器的智能自主控制与智能结构的失效防范针对大型、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；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。5.空天飞行器隐身技术的若干基础问题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；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；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；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。申请注意事项：2004年是本研究计划启动的第三年，计划使用经费1100万元。申请者需特别注意，应在本重大研究计划的指南范围内提出申请，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等计划已有项目的区别。本年度继续启动面上项目，同时在若干领域资助重点项目。为区别于其他申请项目，请在申请书的资助类别栏选择重大研究计划，在亚类说明栏选择面上项目或重点项目，在附注说明栏选择空天飞行器的若干重大基础问题。申报领域栏由申请者自行选择并填写。申请者还需注意，自然科学基金会规定，申请者以及项目组中具有高级专业技术职称的主要成员，申请和承担本重大研究计划的项数限为一项。此外，还须注意符合自然科学基金会其他限项规定。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。申请项目无论属于哪个科学部，均统一报送到数理科学部综合处。Mail:[e-mail]:86-10-62311188-6873