關于發布航空發動機高溫材料/先進制造及故障診斷科學基礎重大研究計劃2023年度項目指南的通告

國科金發計〔2023〕18號

國家自然科學基金委員會現發布航空發動機高溫材料/先進制造及故障診斷科學基礎重大研究計劃2023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

2023年5月15日

航空發動機高溫材料/先進制造及故障診斷科學基礎重大研究計劃2023年度項目指南

航空發動機是國之重器，盡快在這一領域實現突破，對于促進國民經濟發展和提升國家核心競爭力具有重大意義。航空發動機長期服役在高溫、高壓、高轉速、交變負載等條件下，其關鍵零部件材料制備與加工制造工藝復雜，發動機服役運行過程中的安全保障也至關重要。目前我國高溫材料、先進制造和故障診斷的基礎科學研究不足，嚴重制約著我國航空發動機的發展。本重大研究計劃聚焦航空發動機高溫材料、先進制造、故障診斷三方面瓶頸問題的科學基礎，強化需求目標導向和成果應用銜接，為我國航空發動機技術進步和產業發展提供源頭創新思路與科學支撐。

本重大研究計劃面向國家重大戰略需求，瞄準航空發動機高溫材料、先進制造和故障診斷等研究前沿，通過多學科交叉與深度融合，開展相關基礎科學問題研究，提升我國航空發動機高溫材料、先進制造和故障診斷基礎研究的原始創新能力和國際影響力；通過相對穩定和較高強度的支持，聚集和培養一支具有國際水平的航空發動機相關基礎研究隊伍。

（一）航空發動機高溫材料性能優化與長壽命使役穩定性。

航空發動機高溫材料的成分設計與相結構優化、服役條件下組織結構演化與高溫性能的關系；制備及服役條件下航空發動機高溫材料結構缺陷的產生、跨尺度表征與調控；航空發動機新型高溫材料的探索研究。

（二）航空發動機關鍵構件制造形性協同控制機理。

航空發動機關鍵構件成形機理與精度控制原理；特種/復合能場對航空發動機高溫材料的作用機理；航空發動機關鍵構件表面狀態演化及調控機制。

（三）航空發動機狀態信息感知與智能診斷預測原理。

航空發動機信息感知與監測的理論和方法；面向航空發動機故障的人工智能診斷技術與大數據信息融合方法；航空發動機容錯控制理論與狀態少測點診斷預測方法。

根據總體布局，本重大研究計劃在實施過程中將進一步聚焦航空發動機高溫材料/先進制造及故障診斷核心科學問題，更加突出學科交叉，重點聚焦材料、制造和信息等領域的交叉融合創新，解決高溫構件一體化設計與材料/工藝協同設計的關鍵科學與技術問題，突破構件成型工藝及其裝備、缺陷檢測及其裝備的關鍵技術，建立面向服役工況的構件性能評價指標體系。2023年以集成項目形式對以下方向進行資助。

（一）陶瓷基復合材料關鍵構件方向。

針對未來航空發動機對先進陶瓷基復合材料高溫構件的需求，開展材料設計-制造-檢測與考核驗證-缺陷與失效模式評價分析等相關的基礎理論、共性技術的體系性集成研究，提出面向服役工況的考核指標。

（二）鎳基單晶高溫合金葉片組織結構損傷及其調控研究。

針對航空發動機鎳基單晶高溫合金葉片使役性能提升的材料成分設計及組織結構調控開展集成研究，闡明高溫合金顯微組織結構的演變規律及穩定性機制，建立滿足服役要求的成分設計與組織結構標準圖譜，為我國鎳基單晶高溫合金葉片設計和性能優化提供理論依據。

（三）耐熱鑄造鋁合金的設計及其關鍵構件制備技術。

針對面向250℃以上使役要求的耐熱鑄造鋁合金的成分設計、制備技術和典型部件的形性協同調控方法開展集成研究，探究耐熱鑄造鋁合金的設計原理，以及合金在凝固、熱處理以及近服役條件下的微觀組織演變及其對力學性能的影響規律，揭示合金的微觀組織演變規律和強韌化機理，為新一代航空發動機關鍵部件的研制奠定基礎。

（四）抗氧化涂層使役穩定性研究。

針對航空發動機C/C復合材料熱端構件的可靠性問題，開展長壽命服役的涂層成分體系與微結構設計、涂層異質界面相容性和涂層長壽命使役穩定性研究，提出滿足服役要求的考核指標，為航空發動機C/C復合材料熱端構件耐高溫長壽命抗氧化涂層服役穩定性提供支撐。

（五）整體葉盤形性狀態的在線監測及一致性控制基礎研究。

面向航空發動機整體葉盤的機械加工，研究結構、氣動、疲勞等性能約束下的加工過程形性狀態在線監測和預報方法，分析零件形性參數在多工序加工過程中的傳遞規律，形成航空發動機整體葉盤加工過程形性控制基礎理論與核心技術，為國產發動機高性能制造提供支撐。

（六）難加工材料/構件能場輔助高效低損傷加工研究。

圍繞高溫材料難加工、復雜結構制造損傷難控制等挑戰，突破特種能場對高溫材料作用過程的作用機制、控制理論與方法，豐富完善航空發動機新材料、新結構關重件能場輔助高效低損傷加工技術體系，形成相應的標準規范，為航空發動機高性能制造提供基礎理論與關鍵技術支撐。

（七）葉片全表面強化均勻性與變形協同控制研究。

針對葉片類零件全表面強化整體均勻性控制和殘余應力誘導扭曲變形控制技術難題，研究構件全表面強化均勻性與非均勻性基礎理論，建立構件全表面強化整體均勻性與變形協同控制方法，形成典型風扇和壓氣機葉片、復材葉片鈦合金包邊表面強化過程變形在線監測系統，以及表面殘余應力控制標準和測試規范。

（八）低介入的航空發動機服役狀態感知與診斷研究。

針對我國航空發動機在研型號研制與在役型號服役安全保障需求，尤其是民用航空發動機長壽命與高可靠需求，面向高速轉子葉片在位測振理論難題與裂紋實時檢測技術難題，利用前期研究基礎，研究低介入高速旋轉葉片振動測試理論基礎，形成服役階段葉片光纖、微波等先進感知與測試系統樣機及軟件。

（九）封嚴/輪盤界面誘導的振動超標快變時頻溯源與控制研究。

針對整機振動超標問題，闡明封嚴與渦輪界面非協調變形與快變特征的映射規律，揭示角變形抑制機理，形成振動超標的快變時頻溯源與控制基礎理論與核心技術，形成相應的標準規范，豐富完善航空發動機振動異常排故技術體系，保障國產發動機服役安全。

（十）大型民用航空發動機地面試車信息融合預警方法研究。

研究航空發動機喘振預警、燃燒振蕩預警、整機振動預警，聲發射等故障診斷方法，形成大型民用航空發動機地面試車信息融合預警的基礎理論與核心技術及軟件，開展應用驗證，保障我國大型民用航空發動機研制試車安全。

（十一）高溫合金增材制造過程監測診斷與調控研究。

研究航空發動機典型部件增材制造過程監測診斷、內部質量評價、性能質量預警、多參數調控為一體的“測-判-控”技術體系，形成獨立監控診斷的集成軟硬件系統，提升航空發動機典型部件增材制造的質量可靠性。

為確保實現總體目標，申請書研究內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、新方法的前沿領域探索性研究，優先支持原創性研究。

（二）鼓勵與航空發動機相關企業或研究院所聯合開展研究；集成項目必須要與航空發動機相關企業或研究院所聯合申報。

（三）鼓勵開展材料學、機械工程、力學、信息科學、數學等領域的多學科交叉研究。

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

2023年度擬資助集成項目11項。其中，資助方向（一）直接費用資助強度2000萬元/項，資助方向（二）到（十一）直接費用資助強度300-450萬元/項。項目研究期限為3年，申請書中研究期限應填寫“2024年1月1日-2026年12月31日”。

（一）申請條件。

本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。

（二）限項申請規定。

執行《2023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。

（三）申請注意事項。

申請人和依托單位應當認真閱讀并執行本項目指南、《2023年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2023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。

本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2023年6月15日－6月20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）本重大研究計劃將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核心科學問題和本指南公布的擬資助研究方向，在分析國內外已有成果的基礎上，明確新的突破點以及創新思路，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。

（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“航空發動機高溫材料/先進制造及故障診斷科學基礎”，根據申請的具體研究內容選擇相應的申請代碼。

集成項目的合作單位不得超過4個。

（4）申請人在申請書“立項依據與研究內容”部分，應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。

3.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2023年6月20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6月21日16時前在線提交本單位項目申請清單。

4.其他注意事項。

（1）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。

（2）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1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。

（四）咨詢方式。

工程與材料科學部工程五處

聯系電話：010-62328301