極端條件電磁能裝備科學(xué)基礎(chǔ)重大研究計劃

2022年度項目指南

極端條件電磁能裝備科學(xué)基礎(chǔ)重大研究計劃以電磁能裝備領(lǐng)域的國家重大戰(zhàn)略需求為牽引，以建立電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能裝備基礎(chǔ)理論為核心，通過在等價實驗機理、在線測量原理、復(fù)雜系統(tǒng)建模理論、快速數(shù)值求解算法、材料評價與設(shè)計方法和數(shù)據(jù)處理及分析方法方面的不斷創(chuàng)新，為電磁能裝備的研制及發(fā)展提供科學(xué)基礎(chǔ)。

一、科學(xué)目標

聚焦電磁能裝備及其所用儲能電介質(zhì)材料和直線推進金屬材料在多場耦合極端沖擊條件下的構(gòu)效關(guān)系和物性演化，以材料調(diào)控為基礎(chǔ)，以耦合測試為手段，以長效服役為目標，揭示電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能與材料相互作用時空演化機理，構(gòu)建電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能裝備科學(xué)基礎(chǔ)，引領(lǐng)電磁能裝備研發(fā)模式變革，產(chǎn)生重大原始創(chuàng)新，占領(lǐng)電磁能技術(shù)領(lǐng)域制高點，形成代表世界電磁能技術(shù)水平的戰(zhàn)略科技力量。

二、核心科學(xué)問題

本重大研究計劃的核心科學(xué)問題是：電磁熱力多場耦合極端沖擊條件電磁能與材料相互作用時空演化機理。

三、2022年度資助研究方向

本重大研究計劃所述的電磁能裝備特指實現(xiàn)電磁能與動能間瞬時高功率轉(zhuǎn)換的裝備；所述的極端條件特指多場耦合和極端沖擊的共同作用，其中極端沖擊指的是極高功率、極短時間（ms級）、極大電流（MA級）和極高速度（≥2km/s），多場耦合指的是電磁熱力共同作用下的多物理場強耦合。本年度重大研究計劃所述的電磁能裝備材料聚焦電磁能裝備所用的直線推進金屬材料（含軌道和運動體）和儲能材料。2022年度各項申請應(yīng)符合上述限定條件。

（一）培育項目和重點支持項目。

擬資助（但不限于）以下方向：

1. 電磁能裝備直線推進材料物性演變機理與非線性構(gòu)效關(guān)系。

研究極端條件電磁能裝備直線推進金屬材料的各參量時空演化規(guī)律和指標評價體系；建立極端條件電磁能裝備直線推進金屬材料在多場耦合強沖擊下的物性參數(shù)演變模型。

2. 電磁能裝備高速載流摩擦界面損傷機制與調(diào)控。

面向電磁能裝備高速載流摩擦磨損的極端條件，開展高速載流摩擦磨損界面行為特征和液化層動態(tài)特性研究，發(fā)展高速載流摩擦磨損模型、界面沉積層的形成和演化機制；開展界面損傷的預(yù)測理論研究，發(fā)展高速載流摩擦磨損界面失效預(yù)測模型；開展界面損傷抑制策略研究，發(fā)展摩擦界面損傷有效控制方法。

3. 極端條件電磁能裝備服役過程的動力學(xué)分析。

開展極端條件發(fā)射裝置在發(fā)射過程中載荷運動姿態(tài)的精細化建模方法研究，發(fā)展電磁發(fā)射裝置發(fā)射動力學(xué)快速分析方法。

4. 極端條件電磁能裝備儲能新材料探索研究。

面向電磁能裝備發(fā)展需求，探索關(guān)鍵性能顯著提升、滿足極端條件電磁熱力多場耦合服役需求、促進電磁能裝備儲能輕量化和長壽化的新概念材料。指標要求為：體積儲能密度≥30kWh/m，質(zhì)量儲能密度≥30Wh/kg，放電體積功率密度≥0.5GW/m?，放電質(zhì)量功率密度≥0.5MW/kg，充電倍率≥6C和放電倍率≥60C的循環(huán)充放電壽命≥1萬次。

（二）集成項目。

擬資助以下方向：

1. 電磁能裝備高速載流摩擦副時空演化過程的模擬、原位測量與表征研究。

針對電磁能裝備直線（含軌道）推進材料的高穩(wěn)定性和長壽化性能要求，從直線（含軌道）推進材料電磁熱力多場強耦合作用出發(fā)，開展極端工況高速載流摩擦副時空演化過程的模擬技術(shù)研究（載流密度≥1010A/m?，摩擦速度≥2km/s，載流摩擦?xí)r間≥10ms），發(fā)展高速載流摩擦副動態(tài)行為（含磨損量、表面形貌、界面溫度等）的原位測量方法，形成高速載流摩擦副的動態(tài)特性表征方法；發(fā)展高速載流摩擦副的匹配優(yōu)化設(shè)計策略，突破現(xiàn)有直線（含軌道）推進材料的壽命關(guān)鍵技術(shù)指標，取得性能具有重大提升的實物研究成果（極端工況服役壽命≥1000次）和在電磁能裝備上的典型示范驗證。

2. 電磁能裝備儲能材料極端條件物性演化過程的模擬與原位測量、性能劣化機理表征與性能提升研究。

針對電磁能裝備儲能材料的高儲能密度和長壽命兩大技術(shù)要求，從儲能材料的結(jié)構(gòu)出發(fā)厘清科學(xué)問題，開展電磁熱力多場耦合作用極端條件的過程模擬技術(shù)研究；發(fā)展儲能材料服役物性演化過程（含空間電荷、溫度分布、應(yīng)力應(yīng)變分布、電場分布、表面形貌等）的原位測量方法，揭示儲能材料極端條件服役的物性參數(shù)劣化機理，形成儲能材料極端條件服役性能的表征方法；發(fā)展儲能材料跨尺度（微觀分子結(jié)構(gòu)、介觀界面結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)）關(guān)聯(lián)性能提升策略，突破現(xiàn)有儲能材料的密度和壽命關(guān)鍵技術(shù)指標，取得性能具有重大提升的實物研究成果和在電磁能裝備上的典型示范驗證。所述的實物研究成果指標要求為：充電秒級，放電毫秒級，儲能≥1kJ，儲能密度≥4MJ/m?（電容器）或≥8.5MJ/m?（材料），放電電流≥0.5A/J，額定電壓涵蓋2-20kV范圍，放電效率≥95%（10kHz范圍內(nèi)），充放電頻率≥20次/分，以上工況下電容器的服役壽命≥1萬次。

四、2022年度資助計劃

2022年度擬資助培育項目9項左右，直接費用的資助強度約為80萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2023年1月1日至2025年12月31日”；擬資助重點支持項目9項左右，直接費用的資助強度約為300萬元/項，資助期限為4年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2023年1月1日至2026年12月31日”；擬資助集成項目2項左右，直接費用的資助強度約為1200萬元/項，資助期限為4年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2023年1月1日至2026年12月31日”。鼓勵來自電氣、材料、數(shù)學(xué)、物理、信息等不同學(xué)科領(lǐng)域的研究隊伍聯(lián)合參與申請。

五、申請注意事項

（一）申請條件。

本計劃項目申請人應(yīng)當具備以下條件：

1.具有承擔基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；

2.具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）；

在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)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。

（二）限項申請規(guī)定。

執(zhí)行《2022年度國家自然科學(xué)基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關(guān)要求。

（三）申請注意事項。

申請人和依托單位應(yīng)當認真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2022年度國家自然科學(xué)基金項目指南》和《關(guān)于2022年度國家自然科學(xué)基金項目申請與結(jié)題等有關(guān)事項的通告》中相關(guān)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2022年11月14日－11月18日16時。

（1）申請人應(yīng)當按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)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）本重大研究計劃將緊密圍繞核心科學(xué)問題，對多學(xué)科相關(guān)研究進行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應(yīng)根據(jù)本重大研究計劃擬解決的核心科學(xué)問題和本指南公布的擬資助研究方向，在分析國內(nèi)外已有成果的基礎(chǔ)上，明確新的突破點以及創(chuàng)新思路，自行擬定項目名稱、科學(xué)目標、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費等。

（3）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“極端條件電磁能裝備科學(xué)基礎(chǔ)”,根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇相應(yīng)的申請代碼。

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。

（4）申請人在申請書“立項依據(jù)與研究內(nèi)容”部分，應(yīng)當首先說明申請符合本項目指南中的重點資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學(xué)問題、實現(xiàn)本重大研究計劃科學(xué)目標的貢獻。

如果申請人已經(jīng)承擔與本重大研究計劃相關(guān)的其他科技計劃項目，應(yīng)當在申請書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請項目與其他相關(guān)項目的區(qū)別與聯(lián)系。

2. 依托單位應(yīng)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2022年11月18日16時前通過信息系統(tǒng)逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于11月19日16時前在線提交本單位項目申請清單。

3. 其他注意事項。

（1）為實現(xiàn)重大研究計劃總體科學(xué)目標和多學(xué)科集成，獲得資助的項目負責(zé)人應(yīng)當承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關(guān)系。

（2）為加強項目的學(xué)術(shù)交流，促進項目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學(xué)術(shù)交流會，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會。獲資助項目負責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動，并認真開展學(xué)術(shù)交流。

（四）咨詢方式。

工程與材料科學(xué)部工程五處

聯(lián)系電話：010-62328301

航空發(fā)動機高溫材料/先進制造及故障診斷科學(xué)基礎(chǔ)

重大研究計劃2022年度項目指南

航空發(fā)動機是國之重器，盡快在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，對于促進國民經(jīng)濟發(fā)展和提升國家核心競爭力具有重大意義。航空發(fā)動機長期服役在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、交變負載等條件下，其關(guān)鍵零部件材料制備與加工制造工藝復(fù)雜，發(fā)動機服役運行過程中的安全保障也至關(guān)重要。目前我國高溫材料、先進制造和故障診斷的基礎(chǔ)科學(xué)研究不足，嚴重制約著我國航空發(fā)動機的發(fā)展。本重大研究計劃聚焦航空發(fā)動機高溫材料、先進制造、故障診斷三方面瓶頸問題的科學(xué)基礎(chǔ)，強化需求目標導(dǎo)向和成果應(yīng)用銜接，為我國航空發(fā)動機技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供源頭創(chuàng)新思路與科學(xué)支撐。

一、科學(xué)目標

本重大研究計劃面向國家重大戰(zhàn)略需求，瞄準航空發(fā)動機高溫材料、先進制造和故障診斷等研究前沿，通過多學(xué)科交叉與深度融合，開展相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)問題研究，提升我國航空發(fā)動機高溫材料、先進制造和故障診斷基礎(chǔ)研究的原始創(chuàng)新能力和國際影響力；通過相對穩(wěn)定和較高強度的支持，聚集和培養(yǎng)一支具有國際水平的航空發(fā)動機相關(guān)基礎(chǔ)研究隊伍。

二、核心科學(xué)問題

（一）航空發(fā)動機高溫材料性能優(yōu)化與長壽命使役穩(wěn)定性。

航空發(fā)動機高溫材料的成分設(shè)計與相結(jié)構(gòu)優(yōu)化、服役條件下組織結(jié)構(gòu)演化與高溫性能的關(guān)系；制備及服役條件下航空發(fā)動機高溫材料結(jié)構(gòu)缺陷的產(chǎn)生、跨尺度表征與調(diào)控；航空發(fā)動機新型高溫材料的探索研究。

（二）航空發(fā)動機關(guān)鍵構(gòu)件制造形性協(xié)同控制機理。

航空發(fā)動機關(guān)鍵構(gòu)件成形機理與精度控制原理；特種/復(fù)合能場對航空發(fā)動機高溫材料的作用機理；航空發(fā)動機關(guān)鍵構(gòu)件表面狀態(tài)演化及調(diào)控機制。

（三）航空發(fā)動機狀態(tài)信息感知與智能診斷預(yù)測原理。

航空發(fā)動機信息感知與監(jiān)測的理論和方法；面向航空發(fā)動機故障的人工智能診斷技術(shù)與大數(shù)據(jù)信息融合方法；航空發(fā)動機容錯控制理論與狀態(tài)少測點診斷預(yù)測方法。

三、2022年度資助研究方向

為進一步聚焦航空發(fā)動機高溫材料/先進制造及故障診斷核心科學(xué)問題，在本重大研究計劃前期執(zhí)行的基礎(chǔ)上，2022年以集成項目的形式對以下研究內(nèi)容進行資助：

針對未來航空發(fā)動機的陶瓷基復(fù)合材料及其高溫構(gòu)件，開展材料-制造-缺陷評價等相關(guān)的基礎(chǔ)理論、新技術(shù)、新方法的集成研究。

四、遴選項目的基本原則

為確保實現(xiàn)總體目標，申請書研究內(nèi)容必須符合本項目指南要求。本重大研究計劃將按照如下原則遴選項目：

（一）鼓勵開展新概念、新理論、新方法的前沿領(lǐng)域探索性研究，優(yōu)先支持原創(chuàng)性研究。

（二）鼓勵與航空發(fā)動機相關(guān)企業(yè)或研究院所聯(lián)合開展研究；集成項目必須要與航空發(fā)動機相關(guān)企業(yè)或研究院所聯(lián)合申報。

（三）鼓勵開展材料學(xué)、機械工程、力學(xué)、信息科學(xué)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的多學(xué)科交叉研究。

（四）對不符合本重大研究計劃科學(xué)目標，與航空發(fā)動機材料、制造與診斷結(jié)合不緊密的項目不予受理。

五、2022年度資助計劃

2022年度擬資助集成項目1項，直接費用的平均資助強度約為2000萬元/項，資助期限為4年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2023年1月1日-2026年12月31日”。

六、申請注意事項

（一）申請條件。

本計劃項目申請人應(yīng)當具備以下條件：

1.具有承擔基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；

2.具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）；

在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)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。

（二）限項申請規(guī)定。

執(zhí)行《2022年度國家自然科學(xué)基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關(guān)要求。

（三）申請注意事項。

申請人和依托單位應(yīng)當認真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2022年度國家自然科學(xué)基金項目指南》和《關(guān)于2022年度國家自然科學(xué)基金項目申請與結(jié)題等有關(guān)事項的通告》中相關(guān)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2022年11月14日－11月18日16時。

（1）申請人應(yīng)當按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)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）本重大研究計劃將緊密圍繞核心科學(xué)問題，對多學(xué)科相關(guān)研究進行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應(yīng)根據(jù)本重大研究計劃擬解決的核心科學(xué)問題和本指南公布的擬資助研究方向，在分析國內(nèi)外已有成果的基礎(chǔ)上，明確新的突破點以及創(chuàng)新思路，自行擬定項目名稱、科學(xué)目標、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費等。

（3）申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“集成項目”，附注說明選擇“航空發(fā)動機高溫材料/先進制造及故障診斷科學(xué)基礎(chǔ)”,根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇相應(yīng)的申請代碼。

集成項目的合作單位不得超過4個。

（4）申請人在申請書“立項依據(jù)與研究內(nèi)容”部分，應(yīng)當首先說明申請符合本項目指南中的資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學(xué)問題、實現(xiàn)本重大研究計劃科學(xué)目標的貢獻。

如果申請人已經(jīng)承擔與本重大研究計劃相關(guān)的其他科技計劃項目，應(yīng)當在申請書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請項目與其他相關(guān)項目的區(qū)別與聯(lián)系。

2. 依托單位應(yīng)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2022年11月18日16時前通過信息系統(tǒng)逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于11月19日16時前在線提交本單位項目申請清單。

3. 其他注意事項。

（1）為實現(xiàn)重大研究計劃總體科學(xué)目標和多學(xué)科集成，獲得資助的項目負責(zé)人應(yīng)當承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關(guān)系。

（2）為加強項目的學(xué)術(shù)交流，促進項目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學(xué)術(shù)交流會，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會。獲資助項目負責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動，并認真開展學(xué)術(shù)交流。

（四）咨詢方式。

工程與材料科學(xué)部工程五處

聯(lián)系電話：010-62328301