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、抗腐蚀和抗冲刷等性能，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服役，热障涂层系统易发生多模式失效，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条件下的损伤与寿命问题，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，突破基于辐照加热的服役环境模拟、基于人工智能的损伤快速辨识、涂层系统损伤量化与寿命预测等关键技术，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。

图1 带热障涂层涡轮叶片服役环境试验考核技术、损伤机理及寿命评估

二、先进陶瓷基复合材料的高温强度理论与损伤失效机理研究

 陶瓷基复合材料是先进空天飞行器及先进航空发动机热架构的关键材料。在服役过程中，陶瓷基热结构处于热-力-化学-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破坏，已成为先进空天飞行器及先进航空发动机研发的卡脖子问题，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，为陶瓷基复合材料和热结构在先进空天飞行器及先进航空发动机应用中的性能预测、优化设计和可靠性评估提供技术和理论支撑。

图2 先进陶瓷基复合材料微观组织损伤演化表征及性能评估

三、热障-红外/雷达兼容隐身一体化涂层结构设计与性能评价技术

 航空发动机隐身特性可显著提升飞机的作战能力和生存率，是世界强国角逐军事高新技术的热点之一，研发重点是隐身涂层技术。实现航空发动机热障/隐身一体化设计，具有极其重大的战略意义和军事价值。围绕热障隐身一体化涂层结构设计、制备工艺、性能评价及试验考核等关键技术，重点研究热障隐身一体化涂层设计技术、涂层改性技术、界面调控技术、寿命预测方法，建立强隔热、超薄、高可靠性一体化涂层损伤理论、本构模型和寿命评价方法，为未来新一代航空发动机热障隐身一体化涂层设计提供理论与方法支撑。

图3 热障-红外/雷达兼容隐身一体化涂层设计、试验考核及工程应用