一、航空发动机涡轮叶片热障涂层系统服役损伤机理及寿命预测

热障涂层具有隔热、抗氧化、抗腐蚀和抗冲刷等功能，能进一步提高热端部件服役温度和使用寿命，是航空发动机和燃气轮机关键核心技术之一。在高温、高压、高转速、强氧化和强腐蚀的热-力-化学多场耦合服役环境下，热障涂层系统易发生早期剥落失效，已成为制约我国先进航空发动机研发的卡脖子问题。针对航空发动机涡轮叶片服役损伤与寿命问题，开展服役条件下带涂层涡轮叶片损伤演化和寿命消耗机理研究，突破涂层系统损伤量化与寿命预测、极端服役环境试验、基于人工智能的损伤快速辨识等关键技术，建立基于组织演化的涡轮叶片损伤评定与寿命预测方法，为航空发动机带涂层涡轮叶片的耐久性设计、寿命管理与维修决策提供理论与方法支撑。

带涂层涡轮叶片服役损伤机理及寿命预测

二、先进陶瓷基复合材料的损伤失效机理与高温强度理论

陶瓷基复合材料是先进空天飞行器及航空发动机热结构的关键材料。在服役过程中，陶瓷基复合材料热结构处于热-力-化-声等极端多场耦合环境，造成陶瓷基复合材料性能退化甚至结构破坏。极端环境下的热-力-化学耦合损伤评估是其中最突出的难点和关键所在。针对先进陶瓷基复合材服役性能表征与评估问题，发展高温原位全场表征技术，揭示其服役环境下的损伤失效机理，建立其高温强度理论及寿命预测方法，为陶瓷基复合材料结构在先进空天飞行器及航空发动机应用中的性能预测、强度设计和可靠性评估提供技术和理论支撑。

先进陶瓷基复合材料性能及其微观组织损伤演化表征

三、空天飞行器主动热防护技术

空天飞行器在高速飞行时，其驻点区域、翼前缘和发动机燃烧室内部等受到严重的热荷载作用，对飞行器的正常飞行产生极大的影响。针对未来空天飞行器及火箭基组合循环发动机热防护发展需求，开展主动热防护技术及相关热防护材料研究，提高热防护系统的冷却效果和可靠性。

发汗冷却热防护技术

四、轻质复合防护结构变形与失效机理

防护技术是军事、航空航天等领域中最为关注的关键问题之一。复合装甲作为一种新型的轻质防护结构，广泛应用于飞机、坦克、装甲车以及单兵作战服等。如何提高复合装甲的性能，并实现它的轻量化是目前主要的发展目标之一。常见的复合装甲主要以陶瓷、聚合物、金属面板组合而成。本方向工作主要基于仿生思想设计轻质防护吸能结构，采用有限元方法及试验分析轻质复合结构防护吸能过程，研究其变形失效机制与吸能机理。

轻质复合防护结构变形与失效机理

五、航空发动机超材料声衬结构设计及吸声机理

飞机噪声会激发飞机结构的振动模态，导致磨损增加，降低负载完整性、限制其隐身能力，还会引起环境噪声污染。声衬技术采用特殊的结构或材料作为航空发动机、气流管道等机械结构的衬体实现声音的减弱或消除。由于航空发动机长期工作于高温、高压、高转速、大负荷等严酷环境，声衬还应具备耐高温、质量轻、使用寿命长等综合性能。本方向基于超材料设计理念，设计具有优异性能的发动机声衬，搭建考虑高温等服役环境的耦合环境声衬吸声性能测试平台，对超材料声衬的综合性能优化设计提供技术和理论支撑。

航空发动机超材料声衬结构设计及吸声机理

六、航空发动机损伤智能检测

涡轮叶片损伤严重影响发动机服役安全。0.1mm裂纹会引起叶片强度降低60%以上。目前，末级涡轮叶片外场在线检测主要依赖于目视，精度低（几十微米），且无法实现先进高隐身性能发动机的在线检测。面向涡轮叶片在线检测 “看不清”、“判不准”、“进不去”的现实问题，开展了航空发动机典型构件损伤智能检测技术研究，揭示了裂纹多尺度自相似可分割特征，建立了演化式裂纹识别算法，提出了裂纹识别模型定量评估指标，突破了复杂结构组合件不分解状态下检查的技术难题，自主研发了涡轮叶片智能检测软件及硬件系统，用于涡扇XX等航空发动机涡轮叶片及XX飞机结构的智能在线检测。

航空发动机损伤智能检测技术