關于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2024年度項目指南的通告

國科金發計〔2024〕114號

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　　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2024年度項目指南，請申請人及依托單位按項目指南所述要求和注意事項申請。

國家自然科學基金委員會

2024年3月14日　　

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多物理場高效飛行科學基礎與調控機理重大研究計劃2024年度項目指南

　　“多物理場高效飛行科學基礎與調控機理”重大研究計劃面向一小時左右全球抵達高速民航和航班化天地往返運輸國家重大需求，聚焦多物理場高效飛行重大基礎問題（多物理場是指跨域變構高速飛行器在飛行過程中，表面與空氣摩擦產生氣體環境溫度>3000K的高溫場，飛行器構型和表面氣固界面非穩態時變、壓強峰值≥7.5kPa的氣動力學場，跨域高速飛行產生10¹⁶-10²⁰m^-3等離子體電子密度的復雜電磁環境）。重點針對兩級入軌總體圖像（一二級飛行器均可通過變形呈現近似火箭構型和近似飛機構型），建立跨大空域、寬速域、可重復的高效智能飛行器設計理論與方法，實現飛行器構型連續變化、主動流動調控和智能控制等核心基礎理論與技術突破，為航天運輸系統創新發展提供理論基礎與技術支撐。

　　一、科學目標

　　瞄準中國航天運輸系統國家重大需求，提出跨域高效智能飛行新思路，面向跨域、變構、可重復飛行關鍵特征，建立非定?？諝鈩恿W模型，發展多物理參數實時感知與智能控制理論，突破主動熱防護、變構型機構-結構設計、主動流動控制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，革新面向航天巨系統的智能系統工程范式，為我國未來航天運輸系統提供關鍵理論、方法、技術和人才隊伍儲備，促進中國航天運輸系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：

　?。ㄒ唬┳儤嬓筒牧吓c機構的多物理場耦合機理。

　　揭示柔性材料-變形機構在復雜約束下熱防護、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。

　?。ǘ┛缬蚍欠€態流動模型及調控機制。

　　研究復雜時變邊界條件下飛行器流動與飛行變形的相互作用機制，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制。

　　揭示強不確定環境下飛行動力學耦合控制機理，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制方法。

　　三、2024年度資助的研究方向

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　　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.變構型材料與機構的多物理場耦合機理。

　　探索新概念高效主動冷卻新方法，發展跨域變構飛行器柔性防熱蒙皮可拉伸超親水無源表面溫度-熱流多參數自感知機制與方法；研究天地往返過渡區復雜電離組分對跨域飛行器材料的損傷機理，以及相應的防護手段和模擬方法；研究新概念大范圍變形結構及其分布式靈巧柔性驅動與傳動方法；發展面向跨域高速飛行器承載結構輕量化的可編程力學超結構逆向設計方法。

　　2.跨域變構飛行非定常空氣動力學理論及主動流動調控方法。

　　研究稀薄與高溫以及復雜材料界面影響下跨流域高速邊界層流動穩定性分析理論與方法；研究極端高溫與復雜力學載荷環境下連續變構流-固-熱多物理場耦合機制與計算方法；發展高速高熱流條件下力/熱主動流動調控新方法。

　　3.跨域變構可重復飛行器的信息感知與智能飛行控制。

　　發展快響應強抗擾跨域飛行器應變感知新方法；探索高焓等離子體電磁環境參數高效調控新方法；發展高超聲速來流下剛柔變構過程中氣動力/彈性耦合測量與三維反演重構方法；研究具有在線重構與自進化能力的跨域強適應變構飛行智能控制理論與方法。

　　4.跨域變構飛行器智能系統工程理論與方法。

　　探索跨域變構飛行器數據與模型多重驅動的知識資源圖譜擴展理論與應用方法；發展數據驅動的跨域變構飛行器氣動外形生成式模型與方法。

　?。ǘ┲攸c支持項目。

　　圍繞核心科學問題，以總體科學目標為牽引，2024年擬資助前期研究成果積累較好、處于當前研究熱點前沿、對總體科學目標有較大貢獻的申請項目，研究方向如下：

　　1.跨域飛行器多維度變形前體結構設計理論與連續光滑變形機制。

　　面向復雜力熱環境下跨域飛行器變氣動外形需求，研究多維度變形前體結構設計理論與方法，揭示極端力熱載荷條件下前體結構連續光滑變形及其維形承載機理，突破前體機構變形驅控與剛柔形性調控技術，實現跨域飛行器前體結構多維度（變形形式不少于3種）連續光滑變形與高穩定承載（大面積熱流不小于200kW/m²，面載荷不小于40kPa，氣動外形精度誤差優于5%），并開展典型樣機研制與驗證。

　　2.基于流場結構調控的跨域變構飛行器氣動/控制一體化設計方法。

　　引入深度學習、強化學習等技術，研究跨域變構飛行器在不同速域和變構階段流場結構的動態演化機理及其對氣動力、氣動熱、動力學特性的影響規律，探討利用型面優化、變形變構或流動控制措施進行流場結構組織和調控的方法，建立流場結構識別、定量表征和評估準則，構建流場結構與氣動/操穩/控制的關聯模型，發展面向流場結構調控的智能化優化方法，構建對各構型及變構型過程中氣動效率、飛行控制、變構執行最為有利的流場結構，更為有效、全面、穩健地改善飛行器綜合性能。相對于傳統優化方法，使關鍵設計點升阻及操穩特性、多設計點綜合優化能力、設計穩健性等顯著提升，在確保滿足防熱約束的前提下，使關鍵設計點升阻及操穩特性顯著提升、配平舵偏和變體驅動鉸鏈力矩顯著下降。

　　3.跨域自然光場緊組合導航建模方法與運動信息估計理論。

　　圍繞跨域(5-25Ma速域，0-100km空域)條件下，太陽光/偏振光/星光等自然光場感知機理及深耦合建模需求，揭示高空自然光場信息與導航信息演變規律與自適應反演機理，分析氣動光熱、飛行振動等多源干擾的物理來源、動態特性和傳遞機制，研究跨域仿生感知機理及多源非高斯干擾精細表征、面向氣動光/熱等復合干擾的組合導航信息估計、太陽光/偏振光/星光等多尺度光學信息無縫導航等理論方法，突破仿生偏振導航傳感器多源異質復合誤差迭代標定、仿生多傳感器緊組合導航建模等關鍵技術，建立跨域環境下偏振光場模型數據庫，研制面向氣動光/熱等復合干擾的組合導航信息估計軟件，實現跨域高動態條件下無偏直射光干擾、偏振光拖尾誤差、偏振折射率梯度干擾等多源異質干擾的識別與估計，提高跨域飛行條件下自然光場導航的環境適應性及空間適應性。

　　4.跨域智能變構與高效飛行控制理論和方法。

　　針對跨域(0-25Ma速域，0-100km空域)變構飛行中一機多能、全程能耗最優的未來航天運輸系統需求，考慮跨域和變構飛行引起的氣動構型/飛行任務/姿軌控制強耦合，開展變構與飛行控制理論和方法研究，建立面向飛行控制設計的寬域包線變構型動力學建模理論，表征跨域流場結構變化的全域耦合動力學特征；解決面向跨域飛行典型任務場景的智能構型/任務決策問題，實現力/熱/控制的綜合性能指標優化；設計適應寬域包線和時變構型的全程實時任務/軌跡規劃方法，高效應對多物理場飛行環境和多樣化任務；研究抑制變構飛行產生的多源干擾的軌跡/姿態控制理論與方法，滿足跨域飛行器的姿軌飛行品質指標要求。

　　5.跨域變構飛行器分布式應變動態感知方法及摩阻自主反演模型研究。

　　針對跨域(0-25Ma速域，0-100km空域)變構飛行器在復雜環境下的多物理參數實時在線動態感知需求，研究復雜曲面應變快速感知機理與分布式應變信號解耦理論，探索基于跨域自主飛行過程中分布式應變信息的摩阻系數反演模型，建立飛行器環境信息實時監測與表面阻力測量方法，突破柔性耐高溫薄膜應變傳感(1500°C下服役大于24小時)和陣列式智能蒙皮應變動態感知功能集成技術，研制跨域飛行環境適應的柔性耐高溫應變動態信息感知樣件，在典型平板結構上開展地面試驗及評價。

　　6.跨域變構飛行器智能系統工程框架與演進優化方法。

　　面向傳統V型總體設計范式難以適應強時變跨域飛行器總體設計的問題，以核心能力綜合優化為目標，開展智能科學賦能的復雜飛行器系統工程總體框架設計研究，基于高速變構型虛實數據、模型及經驗，開展對復雜系統的統一建模表征、模型網絡智能自主關聯分析和全系統智能迭代演進優化方法總體架構設計，構建雙環螺旋迭代演進優化數字環境，形成多物理場跨域變構飛行器優化設計方法與平臺。具備涵蓋機翼伸展、彎曲和扭轉變形的跨域變構飛行器智能優化設計能力；可兼容變構飛行器氣動、軌跡、防熱專業知識庫。

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　　在本重大研究計劃前期布局和資助成果的基礎上，集中優勢力量，圍繞以下方向進行集成，力爭實現跨越發展。

　　1.復雜力熱環境下光滑連續變形翼設計理論與集成驗證。

　　面向航天運輸系統跨域高效飛行需求，研究跨域飛行器翼面變形策略與飛行環境、主動防熱柔性蒙皮與變形機構的相關約束及耦合作用機理及規律，構建多維連續光滑變形翼多學科協同設計方法；突破極端力熱環境下大尺寸異形柔性蒙皮設計理論與變形機構集成方法、光滑連續變形翼機構-結構-防熱一體化設計與性能評價方法，實現多維光滑連續變形翼樣機集成及地面模擬驗證。飛行器呈現飛機構型時超聲速狀態最大升阻比不小于2，亞聲速狀態最大升阻比不小于3.5，單獨翼面具備不少于三種變形形式，面積變化率≥20%，等效氣動壓力峰值不小于7.5kPa環境下可保持光滑連續變形；風洞模擬驗證翼面樣機尺寸長度不小于1.5m，可承受400s以上200kW/m²熱流載荷作用。

　　2.跨域變構飛行多物理場重構與信息感知傳輸技術集成驗證。

　　針對跨域（5-25Ma速域，20km-軌道高度）高速變構飛行器在極端力熱電磁環境下狀態與態勢感知、全程可靠信息傳輸等需求，研究跨域飛行器變構下力/熱/電磁物理場耦合機理、多源信息智能感知與融合、飛行環境/狀態重構與信息特征的關聯機制等科學問題，突破極端環境參數（非平衡高溫流場電子密度≥10²⁰m^-3、總溫≥6000K）解耦測量與空間分布重構技術、復雜飛行器外形下分布式天饋系統（極小開窗尺寸≤φ100mm、耐溫＞1700K@2000s）設計與波束智能賦形技術、多域（時、頻、空、能量域）電磁信息智能融合與感知傳輸一體化（頻段：L、S、C、X、Ku、Ka）等關鍵技術，研制飛行器狀態/環境/電磁感知與信息傳輸原理集成系統，開展地面模擬環境（等離子體電子密度≥10²⁰m^-3、總溫≥6000K、等離子體射流尺寸＞φ100mm）綜合實驗驗證，為跨域高效智能飛行提供信息化支撐。

　　四、項目遴選的基本原則

　　（一）緊密圍繞核心科學問題，注重需求及應用背景約束，鼓勵原創性、基礎性和交叉性的前沿探索。

　　（二）優先資助能夠解決多物理場高效飛行中的基礎科學難題并具有應用前景的研究項目。

　　（三）重點資助具有良好研究基礎和前期積累，對總體科學目標有直接貢獻與支撐的研究項目。

　　五、2024年度資助計劃

　　擬資助培育項目9-11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“2025年1月1日—2027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“2025年1月1日—2028年12月31日”；擬資助集成項目2項，直接費用資助強度約為1200萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應填寫“2025年1月1日—2027年12月31日”。

　　六、申請要求及注意事項

　　（一）申請條件。

　　本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：

　　1. 具有承擔基礎研究課題的經歷；

　　2. 具有高級專業技術職務（職稱）。

　　在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。

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　　執行《2024年度國家自然科學基金項目指南》“申請規定”中限項申請規定的相關要求。

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　　申請人和依托單位應當認真閱讀并執行本項目指南、《2024年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2024年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》中相關要求。

　　1.本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2024年4月15日－4月22日16時。

　　項目申請書采用在線方式撰寫。對申請人具體要求如下：

　　（1）申請人應當按照科學基金網絡信息系統中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。

　　（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的具體科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。

　?。?）申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”、“重點支持項目”或“集成項目”，附注說明選擇“多物理場高效飛行科學基礎與調控機理”，受理代碼選擇T02，受理代碼選擇不準確或未選擇的項目申請將不予受理，并根據申請項目的具體研究內容選擇不超過5個申請代碼。

　　培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個，集成項目的合作單位不得超過4個。

　?。?）申請人在“（一）立項依據與研究內容”中“2．項目的研究內容、研究目標，以及擬解決的關鍵科學問題”部分，應當首先說明申請項目符合本項目指南中的具體資助研究方向（寫明指南中的研究方向序號和相應內容），以及對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現本重大研究計劃科學目標的貢獻。

　　如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯系。

　　2.依托單位應當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2024年4月22日16時前通過信息系統逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于4月23日16時前在線提交本單位項目申請清單。

　　3.其他注意事項。

　?。?）為實現重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定，項目執行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。

　?。?）為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦一次資助項目的年度學術交流會，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動，并認真開展學術交流。

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　　國家自然科學基金委員會交叉科學部二處

　　聯系電話：010-62329548，010-62329489

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? ? ? ?來源:國家自然科學基金委員會

 

單位介紹:

? ? ? ? ?我單位主要從事國家級科技成果評價、國家科技計劃項目申報咨詢(工信部、發改委、科技部等)、項目戰略研討、專家考察調研、研發平臺搭建、開展科技政策培訓、企業內訓等相關業務。利用強大的專家資源，為廣大科研工作者及科技型企事業單位提供專業化服務。

? ? ?近期相關科技培訓:

? ? ?3月20-22日成都|2024 年科技項目申報與經費使用管理、結題審計、綜合績效評價改革專題培訓班

? ? 3月20—23日上海、4月10—13日北京、4月17—20日成都、5月15—18日蘇州 |2024年國家科技計劃項目申報和科研平臺建設運行、科研經費全過程管理與信息化建設高級研修班

3月27-30日重慶、4月23-26日杭州|高價值專利布局、專利檢索分析及科技成果轉化運用能力提升培訓班

3月27-30日揚州 |科技成果轉移、轉化操作實務及商業秘密風險防范培訓班

? ? ?如有相關需求可聯系: 王主任 ，電話:13426056628(同微信)

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