航空发动机高温材料/先进制造及故障诊断科学基础战略研究

Advanced high-temperature materials, advanced manufacturing and trouble-shooting for aeroengines is an important research project of National Science Foundation of China. This project is established in response to the essential national needs in this extremely important area. The objectives of this project include the following. First, it sets the platform in order to solve the related key and fundamental science and technology issues associated with high-temperature materials, advanced manufacturing and trouble-shooting in aeroengines. Second, it will help us to be educated with the state-of-the-art science and technology in this area. Finally, it allows us to explore next generation technology to sustain the R&D of China’s aeroengines. Based on this vision, the Advisory Board of this project will direct the research at the strategic level; it will monitor the progression of the project at the macroscopic level and will guide the transition and application of the results at microscopic level. To achieve the goals of the project, the Advisory Board will examine the strategic challenges associated with the high-temperature materials, advanced manufacturing and trouble-shooting of aerospace engines. The Advisory Board will then suggest the directions and trends in the area, and provide guidance and advice for the specific research topics. The Advisory board will also track the direction and progression of specific projects and provide guidance and insights to the fundamental issues and effort distribution. Finally, the Advisory Board will organize meetings, forums and seminars for the Principal Investigators and participants to communicate and disseminate the results in the hope to greatly enhance the R&D of aeroengines of China.

“航空发动机高温材料/先进制造及故障诊断科学基础”是国家自然基金委为国家重大需求设立的一项重大研究计划，目的是解决我国航空发动机在高温材料、先进制造与故障诊断等领域中关键基础科学问题的认知短板，把握相关领域前沿基础科学理论，探索相关领域新原理、新方法，支撑我国航空发动机工业发展。因此，专家指导委员会在战略层面把握研究计划进行方向、在宏观层面把握研究计划实施进度、在微观层面把握研究成果的应用是十分必要的。本项目拟以指导专家委员会成员为骨干开展航空发动机高温材料/先进制造及故障诊断科学基础的战略研究，提出相关领域发展的方向与趋势，为研究计划的立项提供科学指导与咨询建议；针对已设立项目开展跟踪调研，对项目的实施以及对基础科学问题研究的合理布局提出建设性意见；组织相关学科的研究人员开展专题调研会、研讨会、学术报告会等多种形式的学术交流，大幅提升我国在航空发动机相关领域的基础科学研究水平。

本项目是按照重大研究计划“航空发动机高温材料/先进制造及故障诊断科学基础”实施方案与基金委有关管理办法要求设立的战略研究项目。其目标是保证“航空发动机高温材料/先进制造及故障诊断科学基础”重大研究计划战略性、前瞻性、以及计划总目标得以实现；保证重大计划所设立项目的科学性、有效性；也保证项目管理的高效性、有序性。从而保证本重大研究计划的顺利实施，保证计划总目标的顺利实现。本项目指导专家组成员针对航空发动机高温材料/先进制造以及故障诊断科学基础，结合国际前沿与我国发动机发展现状，开展多层次、全方位的战略研究，提出了我们当前应重点研究的三大科学问题：1）高温材料跨尺度强韧化设计与长寿命使役稳定性：包括高温材料成分设计、组织结构调控与强韧化机制，界面相容性设计与长时稳定性调控机制，多组元跨尺度材料/结构一体化设计，应对发展需求的新型高温材料体系和制备原理；2）航空发动机关键构件制造形性协同控制机理：包括制造过程-表面状态-疲劳性能的映射与反演，特种/复合能场与高温-高强材料相互作用与调控，数据驱动的薄壁件加工过程模型进化与学习控制；3）航空发动机状态信息感知与智能诊断预测方法：包括极端条件下测试机理与传感创成理论，少测点故障溯源方法与早期故障诊断，复杂多源信息融合方法与智能预测方法。指导专家组经过4年的组织、协调，本项目集聚了一批强有力的科研团队，围绕三个关键科学问题进行攻关，取得了多项重要进展：1）揭示了苛刻使役条件下高温材料的组织结构演化规律，完善了长寿命强韧化设计方法，在关键性能指标上获得突破；2）揭示了能场作用下材料去除机制和表面创成机理，形成了加工表面完整性表征与评价方法，突破了形性协同的薄壁件多工艺复合加工瓶颈；3）提出了高温高速极端条件下状态参数测试机理与少测点故障诊断方法，提升了航空发动机服役状态感知与诊断能力，在中介主轴承等典型故障诊断上获得突破。