航空航天与工程科学课件

航空航天与工程科学航空航天与工程科学杜善义杜善义2015.042015.04航空航天与工程科学杜善义2015.04航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.1.前言前言2.2.新型航天器对工程科学的需求新型航天器对工程科学的需求3.3.新型航空器面临的主要工程科学问题新型航空器面临的主要工程科学问题4.4.临近空间飞行器临近空间飞行器空天一体化空天一体化5.5.思考与结论思考与结论前言航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.1.前言前言1.11.11.11.1工程科学工程科学工程科学工程科学是人类社会进步的基石是人类社会进步的基石是人类社会进步的基石是人类社会进步的基石1.21.21.21.2 航空航天航空航天航空航天航空航天是人类社会二十世纪伟大的科技成是人类社会二十世纪伟大的科技成是人类社会二十世纪伟大的科技成是人类社会二十世纪伟大的科技成就之一就之一就之一就之一1.31.31.31.3力学家力学家力学家力学家对航空航天发展的作用对航空航天发展的作用对航空航天发展的作用对航空航天发展的作用1.41.41.41.4新型航空航天器新型航空航天器新型航空航天器新型航空航天器为工程科学（力学）提出许为工程科学（力学）提出许为工程科学（力学）提出许为工程科学（力学）提出许多挑战性问题多挑战性问题多挑战性问题多挑战性问题前言航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.11.11.11.1工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学工程科学工程科学工程科学“工程科技与人类生存息息相关。工程科技创新驱动着历工程科技与人类生存息息相关。工程科技创新驱动着历工程科技与人类生存息息相关。工程科技创新驱动着历工程科技与人类生存息息相关。工程科技创新驱动着历史车轮飞速旋转，为人类文明进步提供了不竭动力源泉。史车轮飞速旋转，为人类文明进步提供了不竭动力源泉。史车轮飞速旋转，为人类文明进步提供了不竭动力源泉。史车轮飞速旋转，为人类文明进步提供了不竭动力源泉。改革开放改革开放改革开放改革开放30303030多年来，中国经济社会快速发展，其中多年来，中国经济社会快速发展，其中多年来，中国经济社会快速发展，其中多年来，中国经济社会快速发展，其中工程科技创工程科技创工程科技创工程科技创新驱动功不可没。新驱动功不可没。新驱动功不可没。新驱动功不可没。实现梦想、应对挑战、创造未来，对实现梦想、应对挑战、创造未来，对实现梦想、应对挑战、创造未来，对实现梦想、应对挑战、创造未来，对工程科技进步和创新提出了新的使命工程科技进步和创新提出了新的使命工程科技进步和创新提出了新的使命工程科技进步和创新提出了新的使命。”国家主席习近平在国家主席习近平在国家主席习近平在国家主席习近平在出席出席出席出席2014201420142014年国际工程科技大会并发表题为年国际工程科技大会并发表题为年国际工程科技大会并发表题为年国际工程科技大会并发表题为让工程科技造福人类、创造未让工程科技造福人类、创造未让工程科技造福人类、创造未让工程科技造福人类、创造未来来来来的主旨演讲的主旨演讲的主旨演讲的主旨演讲1.1工程科学是人类社会进步的基石工程科学航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.11.11.11.1工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石科学科学科学科学技术技术技术技术工程工程工程工程产品产品产品产品促进学科交叉融合，促进学科交叉融合，促进学科交叉融合，促进学科交叉融合，催生新学科催生新学科催生新学科催生新学科拓展科学研究对象拓展科学研究对象拓展科学研究对象拓展科学研究对象与科学试验条件与科学试验条件与科学试验条件与科学试验条件高度综合工程技术高度综合工程技术高度综合工程技术高度综合工程技术最新成果最新成果最新成果最新成果极端需求推动技术极端需求推动技术极端需求推动技术极端需求推动技术创新创新创新创新综合体现国家科技实力综合体现国家科技实力综合体现国家科技实力综合体现国家科技实力提升民族自信心与安全感提升民族自信心与安全感提升民族自信心与安全感提升民族自信心与安全感航空器、航天器航空器、航天器航空器、航天器航空器、航天器导弹、空间武器导弹、空间武器导弹、空间武器导弹、空间武器高新技术转化民生产品高新技术转化民生产品高新技术转化民生产品高新技术转化民生产品1.1工程科学是人类社会进步的基石科学技术工程产品促进学科交航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.11.11.11.1工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石钱学森先生的工程科学理念钱学森先生的工程科学理念钱学森先生的工程科学理念钱学森先生的工程科学理念qq“要产生有科学依据的工程理论需要另一种事业的人。而这个工要产生有科学依据的工程理论需要另一种事业的人。而这个工要产生有科学依据的工程理论需要另一种事业的人。而这个工要产生有科学依据的工程理论需要另一种事业的人。而这个工作内容本身也成为人们知识的一个新的部门：作内容本身也成为人们知识的一个新的部门：作内容本身也成为人们知识的一个新的部门：作内容本身也成为人们知识的一个新的部门：技术科学技术科学技术科学技术科学”qq“我们需要自然科学、技术科学和工程科学三个部门我们需要自然科学、技术科学和工程科学三个部门我们需要自然科学、技术科学和工程科学三个部门我们需要自然科学、技术科学和工程科学三个部门同时并进，同时并进，同时并进，同时并进，相互影响，相互提携，决不能有一面偏废相互影响，相互提携，决不能有一面偏废相互影响，相互提携，决不能有一面偏废相互影响，相互提携，决不能有一面偏废”qq“我是主张技术科学说的我是主张技术科学说的我是主张技术科学说的我是主张技术科学说的”，“在技术科学领域里在技术科学领域里在技术科学领域里在技术科学领域里有力学，或清楚有力学，或清楚有力学，或清楚有力学，或清楚一点叫应用力学一点叫应用力学一点叫应用力学一点叫应用力学”（钱学森（钱学森（钱学森（钱学森.论技术科学论技术科学论技术科学论技术科学.科学通报，科学通报，科学通报，科学通报，19571957；现代；现代；现代；现代科学技术的结构科学技术的结构科学技术的结构科学技术的结构.上海交通大学出版社，上海交通大学出版社，上海交通大学出版社，上海交通大学出版社，19981998）w w2020世纪初德国伟大的数学家世纪初德国伟大的数学家世纪初德国伟大的数学家世纪初德国伟大的数学家F.KleinF.Klein（克莱因）开创工程科学（克莱因）开创工程科学（克莱因）开创工程科学（克莱因）开创工程科学学派学派学派学派w wL.PrandltL.Prandlt（普朗特）、（普朗特）、（普朗特）、（普朗特）、Theodore von KarmanTheodore von Karman（冯（冯（冯（冯 卡门）卡门）卡门）卡门）和和和和TimoshenkoTimoshenko（铁木辛柯）、钱学森等继承并发扬（铁木辛柯）、钱学森等继承并发扬（铁木辛柯）、钱学森等继承并发扬（铁木辛柯）、钱学森等继承并发扬1.1工程科学是人类社会进步的基石钱学森先生的工程科学理念航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.11.11.11.1工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石力学既是基础科学，又主要是技术科学力学既是基础科学，又主要是技术科学力学既是基础科学，又主要是技术科学力学既是基础科学，又主要是技术科学pp研研研研究究究究能能能能量量量量和和和和力力力力以以以以及及及及它它它它们们们们与与与与固固固固体体体体、液液液液体体体体及及及及气气气气体体体体的的的的平平平平衡衡衡衡、变变变变形形形形或或或或运运运运动动动动的的的的关关关关系系系系w w所阐明的规律具有普适性所阐明的规律具有普适性所阐明的规律具有普适性所阐明的规律具有普适性w w是工程技术的理论基础，是工程技术的理论基础，是工程技术的理论基础，是工程技术的理论基础，广泛应用而不断发展广泛应用而不断发展广泛应用而不断发展广泛应用而不断发展pp科学技术化，技术科学化科学技术化，技术科学化科学技术化，技术科学化科学技术化，技术科学化力学是既古老又年轻的科学力学是既古老又年轻的科学力学是既古老又年轻的科学力学是既古老又年轻的科学pp经典力学经典力学经典力学经典力学近代力学近代力学近代力学近代力学现代力学现代力学现代力学现代力学pp学科内涵在不断的丰富和发展学科内涵在不断的丰富和发展学科内涵在不断的丰富和发展学科内涵在不断的丰富和发展与时俱进与时俱进与时俱进与时俱进w w物理力学，生物力学，地球动力学、化学流体力学、物理力学，生物力学，地球动力学、化学流体力学、物理力学，生物力学，地球动力学、化学流体力学、物理力学，生物力学，地球动力学、化学流体力学、.钱学森先生创建了中科大力学系钱学森先生创建了中科大力学系钱学森先生创建了中科大力学系钱学森先生创建了中科大力学系1.1工程科学是人类社会进步的基石力学既是基础科学，又主要是航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.11.11.11.1工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石工程科学是人类社会进步的基石力学是科学与工程的桥梁，贯穿于人类社会的方方面力学是科学与工程的桥梁，贯穿于人类社会的方方面力学是科学与工程的桥梁，贯穿于人类社会的方方面力学是科学与工程的桥梁，贯穿于人类社会的方方面面，科学知识作用于人类社会往往离不开力学的支撑面，科学知识作用于人类社会往往离不开力学的支撑面，科学知识作用于人类社会往往离不开力学的支撑面，科学知识作用于人类社会往往离不开力学的支撑开瓶器静力学杠杆原理摩天轮运动学匀速转动航班起飞动力学加速运动生物力学（biomechanics）纳米力学（Nanomechanics）磁流体力学（magneto-fluid mechanics）近近近近代代代代力力力力学学学学经经经经典典典典力力力力学学学学1.1工程科学是人类社会进步的基石力学是科学与工程的桥梁，贯航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.2 1.2 1.2 1.2 二十世纪伟大的科技成就之一：二十世纪伟大的科技成就之一：二十世纪伟大的科技成就之一：二十世纪伟大的科技成就之一：航空航天航空航天航空航天航空航天在认识自然和改造自然的过程中最活跃、发展最迅速、在认识自然和改造自然的过程中最活跃、发展最迅速、在认识自然和改造自然的过程中最活跃、发展最迅速、在认识自然和改造自然的过程中最活跃、发展最迅速、对人类社会生活最有影响的科学技术领域之一，也是对人类社会生活最有影响的科学技术领域之一，也是对人类社会生活最有影响的科学技术领域之一，也是对人类社会生活最有影响的科学技术领域之一，也是表征一个国家科学技术先进性的重要标志表征一个国家科学技术先进性的重要标志表征一个国家科学技术先进性的重要标志表征一个国家科学技术先进性的重要标志虽然与军事应用密切相关，但其技术转化极大的改变了人虽然与军事应用密切相关，但其技术转化极大的改变了人虽然与军事应用密切相关，但其技术转化极大的改变了人虽然与军事应用密切相关，但其技术转化极大的改变了人类社会的生活方式，类社会的生活方式，类社会的生活方式，类社会的生活方式，改变了世界的面貌改变了世界的面貌改变了世界的面貌改变了世界的面貌；通过新技术、新产品、新材料以及新的管理方法向国民经通过新技术、新产品、新材料以及新的管理方法向国民经通过新技术、新产品、新材料以及新的管理方法向国民经通过新技术、新产品、新材料以及新的管理方法向国民经济各部门推广和转移，带来了十分济各部门推广和转移，带来了十分济各部门推广和转移，带来了十分济各部门推广和转移，带来了十分可观的间接经济效益可观的间接经济效益可观的间接经济效益可观的间接经济效益；拓展了人类的认知空间拓展了人类的认知空间拓展了人类的认知空间拓展了人类的认知空间，为人类文明进步作出了重要贡献。，为人类文明进步作出了重要贡献。，为人类文明进步作出了重要贡献。，为人类文明进步作出了重要贡献。1.2二十世纪伟大的科技成就之一：航空航天在认识自然和改航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.2 1.2 1.2 1.2 二十世纪伟大的科技成就之一：二十世纪伟大的科技成就之一：二十世纪伟大的科技成就之一：二十世纪伟大的科技成就之一：航空航天航空航天航空航天航空航天孔明灯火箭古代达芬奇扑翼飞行器文艺复兴古代人类的奇思妙想孟格菲兄弟热气球16世纪莱特兄弟飞机20世纪加加林1961杨利伟2003核裂变碎片火箭光速的12%，46天抵达人马座类地行星欧洲高超声速运输机Ma5，90min欧亚到达1.2二十世纪伟大的科技成就之一：航空航天孔明灯火箭古代航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.2 1.2 1.2 1.2 二十世纪伟大的科技成就之一：二十世纪伟大的科技成就之一：二十世纪伟大的科技成就之一：二十世纪伟大的科技成就之一：航空航天航空航天航空航天航空航天无线通讯全球旅游天气预报走进日常生活的航天十大发明1.无线工具2.烟雾报警器3.强化婴儿食品4.橡胶再生利用5.新型耳道体温计6.快捷型牙套7.防护漆8.更好的心脏起搏器9.抗磨损型眼镜10.舒适的运动鞋内底1.2二十世纪伟大的科技成就之一：航空航天无线通讯全球旅航空航天与工程科学航空航天与工程科学18811963,冯卡门建立的超音速空气动力学是现代航天的基础。1942年 10月，V-2导弹成功发射推动空气动力学技术发展。1957年10月4日，第一颗人造地球卫星成功发射推动工程力学技术的发展。1969年7月20日，在具有摆脱空间困境能力前提下，人类首次成功登月。1981年4月12日，结合大攻角再入返回等关键力学技术，第一架航天飞机获得成功,推动了高超真实气体效应的认识和研究。1998至今，在动力学分析与控制技术基础上，国际空间站成功完成多项航天任务。2003年10月15日，CZ-2F运载火箭与神舟五号载人飞船组合体出现“8Hz”低频振动，推动稳定性理论及控制理论的应用与发展。2012年8月6日，好奇号火星探测器成功降落火星，推动稀薄气体中着陆、悬停等技术的发展。2013年12月14日21时许，嫦娥三号在月球无大气情况下克服逼近、悬停等5大技术难题，成功软着陆。1.31.31.31.3力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用力学助推航空航天发展，航空航天发展牵引力学进步！力学助推航空航天发展，航空航天发展牵引力学进步！力学助推航空航天发展，航空航天发展牵引力学进步！力学助推航空航天发展，航空航天发展牵引力学进步！18811963,冯卡门建立的超音速空气动力学是现代航天航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.31.31.31.3力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用 历代力学大师共同缔造航空航天事业历代力学大师共同缔造航空航天事业历代力学大师共同缔造航空航天事业历代力学大师共同缔造航空航天事业开普勒开普勒(15711630)(15711630)牛顿牛顿（1643-17211643-1721）齐奥尔科夫斯基齐奥尔科夫斯基（1857-19351857-1935）世界航天之父世界航天之父行星运动三大定律行星运动三大定律万有引力，万有引力，创立经典力学创立经典力学航天发展基础航天发展基础首次探讨从火箭到人造卫星首次探讨从火箭到人造卫星的诸多问题。的诸多问题。冯冯卡门卡门（1881-19631881-1963）航空航天时代航空航天时代的科学奇才的科学奇才开创了数学和基础科开创了数学和基础科学在航空航天领域的学在航空航天领域的应用。应用。1.3力学家对航空航天发展的作用历代力学大师共同缔造航空航航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.31.31.31.3力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用 历代力学大师共同缔造航空航天事业历代力学大师共同缔造航空航天事业历代力学大师共同缔造航空航天事业历代力学大师共同缔造航空航天事业钱学森钱学森（1911 1911 20092009）中国航天之父中国航天之父将力学领域重要研究成将力学领域重要研究成果进行工程转化，研制果进行工程转化，研制中国首枚国产导弹，中中国首枚国产导弹，中程弹道导弹，中国首颗程弹道导弹，中国首颗人造地球卫星，参与与人造地球卫星，参与与研制美国首枚弹道导弹。研制美国首枚弹道导弹。任新民任新民（1915 1915）两弹一星元勋两弹一星元勋导弹总体和液体发动机导弹总体和液体发动机技术专家，中国导弹与技术专家，中国导弹与航天技术的重要开拓者航天技术的重要开拓者之一，中国航天事业五之一，中国航天事业五十年最高荣誉奖获得者。十年最高荣誉奖获得者。王希季王希季（1921 1921）“两弹一星两弹一星”功勋奖章获得功勋奖章获得者者中国空间事业开创人之中国空间事业开创人之一，卫星总设计师、空一，卫星总设计师、空间返回技术学科的带头间返回技术学科的带头人，国家科学技术进步人，国家科学技术进步奖特等奖获得者奖特等奖获得者庄逢甘庄逢甘（1925 1925 20102010）高超声速空气动力试高超声速空气动力试验技术开拓者验技术开拓者空气动力学家，组织领空气动力学家，组织领导了我国主要的空气动导了我国主要的空气动力学实验基地建设，为力学实验基地建设，为发展我国航天事业作出发展我国航天事业作出了突出贡献了突出贡献钱学森先生创建的中国科大力学系钱学森先生创建的中国科大力学系钱学森先生创建的中国科大力学系钱学森先生创建的中国科大力学系1.3力学家对航空航天发展的作用历代力学大师共同缔造航空航航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.31.31.31.3力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用力学家对航空航天发展的作用 力学领域航天四杰力学领域航天四杰力学领域航天四杰力学领域航天四杰哈尔滨工业大学一般力学专业，博士学位。哈尔滨工业大学一般力学专业，博士学位。历历任任哈哈尔尔滨滨工工业业大大学学航航天天学学院院航航天天工工程程与与力力学学系系主主任任、航航天天学学院院院院长长、哈哈尔尔滨滨工工业业大大学学副副校校长长，航航天天五五院院副副院院长长，航航天天科科技技集集团团副副总总经经理理、总总经经理理，工工业业和和信信息息化化部部副副部部长长，广广东东省省委委书书记记、政政法法委委书书记记，中中共共十十八八届届中中央央委委员员，第第十十一一届届全全国国政政协协委委员员马兴瑞马兴瑞袁家军袁家军北北京京航航空空学学院院、航航空空航航天天部部五五院院501501部部,博博士学位。士学位。历历任任五五院院501501部部结结构构室室副副主主任任，部部副副主主任任，院院长长助助理理、神神舟舟一一号号常常务务副副总总指指挥挥，五五院院副副院院长长、院院长长、神神二二至至神神五五号号总总指指挥挥，航航天天科科技技集集团团副副总总经经理理，中中国国科科协协第第七七、八八届届全全国国委委员员会会副副主主席席，宁宁夏夏回回族族自自治治区区党党委委常常委委、自自治治区区政政府府副副主主席席，浙浙江江省省委委常常委、常务副省长、省政府党组副书记。委、常务副省长、省政府党组副书记。国国防防科科技技大大学学固固体体力力学学专专业业，博博士士学学位位，中国工程院院士。中国工程院院士。历历任任中中国国载载人人航航天天工工程程办办公公室室总总体体室室主主任任，酒酒泉泉卫卫星星发发射射中中心心总总工工程程师师，载载人人航航天天工工程程发发射射场场系系统统总总设设计计师师，中中国国载载人人航航天天工工程程总总指指挥挥、中中国国载载人人航航天天工工程程总总设设计计师师，中国宇航学会理事，中国科协常委。中国宇航学会理事，中国科协常委。周建平周建平张柏楠张柏楠国国防防科科技技大大学学固固体体力力学学系系学学士士，中中国国空空间间技技术术研研究究院院空空间间飞飞行行器器设设计计专专业业，硕硕士士学学位。位。历历任任载载人人航航天天工工程程飞飞船船系系统统副副总总设设计计师师，“神神舟舟”六六号号飞飞船船系系统统总总设设计计师师，曾曾先先后后获获“神神舟舟号号试试验验飞飞船船”国国防防科科技技一一等等奖奖、“飞飞船船总总体体构构形形与与布布局局优优化化设设计计”国国防防科科技技二二等等奖奖和和航航天天科科技技集集团团“载载人人航航天天功功臣臣”荣誉称号。荣誉称号。1.3力学家对航空航天发展的作用力学领域航天四杰哈尔滨工业航空航天与工程科学航空航天与工程科学1.41.41.41.4新型航空航天器为力学提出许多新型航空航天器为力学提出许多新型航空航天器为力学提出许多新型航空航天器为力学提出许多挑战性问题挑战性问题挑战性问题挑战性问题航空航天科技进步与力学学科发展航空航天科技进步与力学学科发展航空航天科技进步与力学学科发展航空航天科技进步与力学学科发展相互依赖、相互促进、相辅相互依赖、相互促进、相辅相互依赖、相互促进、相辅相互依赖、相互促进、相辅相成；相成；相成；相成；采用新概念、新技术的新型航空器和航天器，为更好地执行载采用新概念、新技术的新型航空器和航天器，为更好地执行载采用新概念、新技术的新型航空器和航天器，为更好地执行载采用新概念、新技术的新型航空器和航天器，为更好地执行载人飞行、深空探测、载人航天、天地往返和卫星应用等任务，人飞行、深空探测、载人航天、天地往返和卫星应用等任务，人飞行、深空探测、载人航天、天地往返和卫星应用等任务，人飞行、深空探测、载人航天、天地往返和卫星应用等任务，具有如下典型特点：具有如下典型特点：具有如下典型特点：具有如下典型特点：更为苛刻的服役环境，更高的可靠性和结更为苛刻的服役环境，更高的可靠性和结更为苛刻的服役环境，更高的可靠性和结更为苛刻的服役环境，更高的可靠性和结构效率，更强的抗极端能力，更严格的控制精度，尽可能满足构效率，更强的抗极端能力，更严格的控制精度，尽可能满足构效率，更强的抗极端能力，更严格的控制精度，尽可能满足构效率，更强的抗极端能力，更严格的控制精度，尽可能满足长寿命和低成本长寿命和低成本长寿命和低成本长寿命和低成本等，这对飞行器的设计带来了一系列等，这对飞行器的设计带来了一系列等，这对飞行器的设计带来了一系列等，这对飞行器的设计带来了一系列新的力学新的力学新的力学新的力学问题问题问题问题1.4新型航空航天器为力学提出许多挑战性问题航空航天科技进航空航天与工程科学航空航天与工程科学2.2.新型航天器对力学的要求新型航天器对力学的要求2.12.12.12.1新型航天器发展趋势新型航天器发展趋势新型航天器发展趋势新型航天器发展趋势2.22.22.22.2新型航天器的力学要求新型航天器的力学要求新型航天器的力学要求新型航天器的力学要求2.2.12.2.12.2.12.2.1重型运载火箭重型运载火箭重型运载火箭重型运载火箭2.2.22.2.22.2.22.2.2大形变结构空间飞行器大形变结构空间飞行器大形变结构空间飞行器大形变结构空间飞行器2.2.32.2.32.2.32.2.3天地往返可重复使用航天器天地往返可重复使用航天器天地往返可重复使用航天器天地往返可重复使用航天器2.2.42.2.42.2.42.2.4临近空间飞行器临近空间飞行器临近空间飞行器临近空间飞行器2.32.32.32.3航天领域十大热点力学问题航天领域十大热点力学问题航天领域十大热点力学问题航天领域十大热点力学问题2.新型航天器对力学的要求航空航天与工程科学航空航天与工程科学2.12.12.12.1新型航天器发展趋势新型航天器发展趋势新型航天器发展趋势新型航天器发展趋势随着航天技术的快速发展，为满足越来越多样化的任随着航天技术的快速发展，为满足越来越多样化的任随着航天技术的快速发展，为满足越来越多样化的任随着航天技术的快速发展，为满足越来越多样化的任务需求，提出和发展了一系列新型航天器，它们或是务需求，提出和发展了一系列新型航天器，它们或是务需求，提出和发展了一系列新型航天器，它们或是务需求，提出和发展了一系列新型航天器，它们或是基于现有航天器技术演变，或者一种全新的设计概念基于现有航天器技术演变，或者一种全新的设计概念基于现有航天器技术演变，或者一种全新的设计概念基于现有航天器技术演变，或者一种全新的设计概念阿瑞斯阿瑞斯V V号载货火箭号载货火箭大型大型/重型运载火箭重型运载火箭高分二号卫星高分二号卫星大型变结构空间飞大型变结构空间飞行器行器龙飞船龙飞船天地往返可重复使天地往返可重复使用航天器用航天器临近空间飞行器临近空间飞行器2.1新型航天器发展趋势随着航天技术的快速发展，为满足越来越航空航天与工程科学航空航天与工程科学2.22.22.22.2新型航天器的力学要求新型航天器的力学要求新型航天器的力学要求新型航天器的力学要求大型组合体耦合载荷与环境获取大型组合体耦合载荷与环境获取大尺寸结构地面试验验证大尺寸结构地面试验验证多场环境下复合材料结构动强度设计多场环境下复合材料结构动强度设计力热耦合试验验证力热耦合试验验证航天器变参数动力学分析技术航天器变参数动力学分析技术航天器刚航天器刚-柔柔-液非线性耦合问题液非线性耦合问题气动布局多学科多目标协同设计气动布局多学科多目标协同设计高效轻质热防护高效轻质热防护飞行器气动力飞行器气动力/热特性高效高精度预测热特性高效高精度预测气动参数辨识与天地换算气动参数辨识与天地换算气动与结构气动与结构声声光等多学科耦合效应评估光等多学科耦合效应评估工程难题与力学界中的科学问题关系矩阵多场多场耦合耦合作用作用下飞下飞行器行器结构结构响应响应规律规律高温高温复合复合材料材料结构结构失效失效机理机理复杂复杂流场流场特性特性下的下的耦合耦合失控失控机理机理非线非线性刚性刚/柔柔/液液耦合耦合作用作用机理机理可压可压缩湍缩湍流与流与转捩转捩流动流动机理机理复杂复杂真实真实气体气体效应效应动力动力学模学模型型气动气动力力/热热/结构结构多学多学科耦科耦合动合动力学力学2.2新型航天器的力学要求航空航天与工程科学航空航天与工程科学2.2.12.2.12.2.12.2.1重型运载火箭重型运载火箭重型运载火箭重型运载火箭固液耦合分析固液耦合分析星箭耦合分析星箭耦合分析力热复合试验技术力热复合试验技术热强度试验热强度试验热模态试验热模态试验热噪声试验热噪声试验2.2.1重型运载火箭固液耦合分析热强度试验热模态试验热噪声航空航天与工程科学航空航天与工程科学2.2.22.2.22.2.22.2.2大型变结构空间飞行器大型变结构空间飞行器大型变结构空间飞行器大型变结构空间飞行器非线性刚非线性刚-柔柔-液耦合动力学分析技术液耦合动力学分析技术大型变结构组合体建模、辨识、振动抑制技术大型变结构组合体建模、辨识、振动抑制技术大型复杂空间机械臂技术大型复杂空间机械臂技术鑫诺二号、鑫诺二号、串联贮箱串联贮箱示意图示意图空间站三舱组合体基本构型空间站三舱组合体基本构型FRENDFREND机械臂机械臂2.2.2大型变结构空间飞行器非线性刚-柔-液耦合动力学分析航空航天与工程科学航空航天与工程科学2.2.32.2.32.2.32.2.3天地往返可重复使用航天器天地往返可重复使用航天器天地往返可重复使用航天器天地往返可重复使用航天器复杂流场特性下的耦合失控分析技术复杂流场特性下的耦合失控分析技术复杂真实气体效应评估技术复杂真实气体效应评估技术超燃与混合动力技术超燃与混合动力技术X-37BX-37B再入流场再入流场高温真实气体效应高温真实气体效应超然冲压发动机地面试验超然冲压发动机地面试验2.2.3天地往返可重复使用航天器复杂流场特性下的耦合失控分航空航天与工程科学航空航天与工程科学2.2.42.2.42.2.42.2.4临近空间飞行器临近空间飞行器临近空间飞行器临近空间飞行器大空域、全速域、高升阻比气动布局设计大空域、全速域、高升阻比气动布局设计复合材料结构动强度设计与高效轻质结构热防护技术复合材料结构动强度设计与高效轻质结构热防护技术气动力气动力/热热/结构多学科耦合动力学响应分析与评估技术结构多学科耦合动力学响应分析与评估技术乘波体乘波体升力体升力体旋成体旋成体X-37BX-37B梯度化轻质梯度化轻质X-37X-37舵面力热联合试验舵面力热联合试验2.2.4临近空间飞行器大空域、全速域、高升阻比气动布局设计航空航天与工程科学航空航天与工程科学2.32.32.32.3航天领域十大热点力学问题航天领域十大热点力学问题航天领域十大热点力学问题航天领域十大热点力学问题序号序号问题问题内涵内涵1热-噪声-结构多场耦合分析问题多场耦合机理分析；热模态分析；多场耦合响应分析；力热环境下耐高温材料及结构强度评估；2复合材料疲劳损伤分析问题复合材料结构破坏机理；复合载荷下结构疲劳损伤累积模型；基于损伤力学的结构疲劳寿命预示；3航天器刚-柔-液耦合动力学分析问题大型柔性部件动力学建模与复杂动态响应问题；变质量液体非线性晃动动力学分析方法；刚-柔-液耦合系统动力学分析与稳定性机理；4振动与噪声控制技术问题振动噪声主动控制技术；多物理场耦合作用下复杂动力学与控制技术；新型材料与结构非线性振动控制技术；5大型复杂空间机构技术问题机构动力学；结构动力学与控制；稳定性与形面保持精度；2.3航天领域十大热点力学问题序号问题内涵1热-噪声-结构多航空航天与工程科学航空航天与工程科学2.32.32.32.3航天领域十大热点力学问题航天领域十大热点力学问题航天领域十大热点力学问题航天领域十大热点力学问题6特殊功能结构、机构技术问题空间碎片清除；在轨服务；舱外悬停；月壤着陆；7低Re数气动特性预测与大展弦比柔性翼非线性气动弹性分析问题低Re数层流分离与转捩准确预测与演化规律；动力系统低Re数复杂气动效应及作用机理；大展弦比低翼载飞行器运动响应异常特性及作用机理；大展弦比大变形飞行器气动结构飞行力学一体化分析技术；8高效轻质非烧蚀热防护问题高超飞行器大空域气动热环境精确预示技术高效轻质防热材料设计与力学特性分析技术新概念微/非烧蚀防热结构设计高超飞行器热防护系统地面试验考核技术9高超空气动力学问题高超声速飞行器气动布局概念研究高超飞行器新概念热防护原理高温真实气体效应和稀薄效应激波边界层干扰效应超燃冲压发动机气动力热问题研究10可压缩湍流及其流动机理问题可压缩湍流结构、转捩机理和转捩准则可压缩湍流模式理论及其标定方法可压缩湍流稳定性理论及其数值模拟方法、风洞试验、流动显示湍流流动控制及降热减阻、增混技术2.3航天领域十大热点力学问题6特殊功能结构、机构技术问题空航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.3.新型航空器面临的主要力学问题新型航空器面临的主要力学问题3.13.13.13.1轻质材料结构优化设计轻质材料结构优化设计轻质材料结构优化设计轻质材料结构优化设计3.1.13.1.13.1.13.1.1一体化设计一体化设计一体化设计一体化设计3.1.23.1.23.1.23.1.2复合材料变形预测与控制复合材料变形预测与控制复合材料变形预测与控制复合材料变形预测与控制3.23.23.23.2气动弹性及其控制与利用气动弹性及其控制与利用气动弹性及其控制与利用气动弹性及其控制与利用3.2.13.2.13.2.13.2.1飞行动力学飞行动力学飞行动力学飞行动力学/气动弹性力学耦合分析气动弹性力学耦合分析气动弹性力学耦合分析气动弹性力学耦合分析3.2.23.2.23.2.23.2.2气动弹性主动控制气动弹性主动控制气动弹性主动控制气动弹性主动控制3.33.33.33.3减阻降噪减阻降噪减阻降噪减阻降噪3.3.13.3.13.3.13.3.1飞机增升与减阻飞机增升与减阻飞机增升与减阻飞机增升与减阻3.3.23.3.23.3.23.3.2机体噪声抑制机体噪声抑制机体噪声抑制机体噪声抑制3.新型航空器面临的主要力学问题航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.13.13.13.1轻质材料结构优化设计轻质材料结构优化设计轻质材料结构优化设计轻质材料结构优化设计提高结构效能降低全寿命成本轻质高性能：降低结构重量系数可设计与整体成形：结构功能与完整性耐久性：抗疲劳、耐腐蚀维护性：检修周期安全性经济性舒适性环保性大型客运飞机、无人机等新一代航空器对于大型客运飞机、无人机等新一代航空器对于大型客运飞机、无人机等新一代航空器对于大型客运飞机、无人机等新一代航空器对于轻质高强轻质高强轻质高强轻质高强材料的应用需求是明确而迫切的材料的应用需求是明确而迫切的材料的应用需求是明确而迫切的材料的应用需求是明确而迫切的3.1轻质材料结构优化设计提高结构效能降低全寿命成本轻质高性航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.13.13.13.1轻质材料结构优化设计轻质材料结构优化设计轻质材料结构优化设计轻质材料结构优化设计机体结构机体结构机体结构机体结构复合材料化复合材料化复合材料化复合材料化程度是飞机先进性重要标志，复程度是飞机先进性重要标志，复程度是飞机先进性重要标志，复程度是飞机先进性重要标志，复合材料特有的力学本构特征和可设计性，为航空器设合材料特有的力学本构特征和可设计性，为航空器设合材料特有的力学本构特征和可设计性，为航空器设合材料特有的力学本构特征和可设计性，为航空器设计提出了计提出了计提出了计提出了新的力学要求新的力学要求新的力学要求新的力学要求可设计性，大幅度减重可设计性，大幅度减重结构结构/功能一体化功能一体化结构整体优化结构整体优化降低全寿命成本降低全寿命成本20203030 增加有效载荷增加有效载荷 提升飞行器功能提升飞行器功能 增大航程、增大航程、降低油耗降低油耗翼身融合、整体成型减少零件数，提高安全性翼身融合、整体成型减少零件数，提高安全性承载、防热、颤振、隐身、透波、智能承载、防热、颤振、隐身、透波、智能耐疲劳、抗腐蚀，部件寿命显著延长耐疲劳、抗腐蚀，部件寿命显著延长3.1轻质材料结构优化设计机体结构复合材料化程度是飞机先进性航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.1.13.1.13.1.13.1.1一体化设计一体化设计一体化设计一体化设计u设设计计基基础础取取决决于于材材料料性性能能表表征、评价征、评价u设设计计水水平平应应用用水水平平，多多尺尺度度、多多物物理理场场分分析析，不不确确定定性性，充充分分发发挥挥材材料料性性能能，完完成成高高效效轻轻质结构设计质结构设计设计设计设计设计/制造一体化，材料制造一体化，材料制造一体化，材料制造一体化，材料/结构一体化结构一体化结构一体化结构一体化提高结构设计水平提高结构设计水平提高结构设计水平提高结构设计水平3.1.1一体化设计设计基础取决于材料性能表征、评价设计/航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.1.23.1.23.1.23.1.2复合材料变形预测与控制复合材料变形预测与控制复合材料变形预测与控制复合材料变形预测与控制通过固化工艺控制方法研究，解决热成型工艺过程纤通过固化工艺控制方法研究，解决热成型工艺过程纤通过固化工艺控制方法研究，解决热成型工艺过程纤通过固化工艺控制方法研究，解决热成型工艺过程纤维维维维/基体热膨胀不匹配带来的基体热膨胀不匹配带来的基体热膨胀不匹配带来的基体热膨胀不匹配带来的变形和残余应力变形和残余应力变形和残余应力变形和残余应力问题是当问题是当问题是当问题是当下研究热点之一下研究热点之一下研究热点之一下研究热点之一飞机典型部件变形控制飞机典型部件变形控制温度不均匀温度场热胀冷缩效应铺层铺层方向铺叠次序非对称铺层模具模具材料模具刚度模具厚度脱模剂加强筋加强筋的限制作用加强筋设计工装型面变形控制工装型面变形控制p复合材料结构件固化成型机理研究p大型复合材料结构件固化变形影响因素分析p大型复合材料结构件固化成型质量优化分析降低成本，提高质量！降低成本，提高质量！3.1.2复合材料变形预测与控制通过固化工艺控制方法研究，解航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.23.23.23.2气动弹性及其控制与利用气动弹性及其控制与利用气动弹性及其控制与利用气动弹性及其控制与利用气动弹性主要气动弹性主要气动弹性主要气动弹性主要研究弹性结构在空气中运动的特性研究弹性结构在空气中运动的特性研究弹性结构在空气中运动的特性研究弹性结构在空气中运动的特性，气，气，气，气动弹性及其控制与利用是大型客机、大翼展无人机等动弹性及其控制与利用是大型客机、大翼展无人机等动弹性及其控制与利用是大型客机、大翼展无人机等动弹性及其控制与利用是大型客机、大翼展无人机等航空器设计航空器设计航空器设计航空器设计必须重点关注的力学问题之一必须重点关注的力学问题之一必须重点关注的力学问题之一必须重点关注的力学问题之一气动弹性气动弹性气动弹性气动弹性静气动弹性静气动弹性静气动弹性静气动弹性动气动弹性动气动弹性动气动弹性动气动弹性气动力结构变形新的气动力新的变形平衡或发散变形载荷、发散、操控效率等惯性力、气动力、弹性力相互作用动气动弹性扰动消失或发散颤振、抖振、突风响应等气动弹性三角气动弹性三角3.2气动弹性及其控制与利用气动弹性主要研究弹性结构在空气中航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.2.13.2.13.2.13.2.1飞行动力学飞行动力学飞行动力学飞行动力学/气动弹性力学耦合分析气动弹性力学耦合分析气动弹性力学耦合分析气动弹性力学耦合分析高高空无人机、大型客机等高高空无人机、大型客机等高高空无人机、大型客机等高高空无人机、大型客机等大柔性航空器大柔性航空器大柔性航空器大柔性航空器存在飞行动存在飞行动存在飞行动存在飞行动力学与气动弹性力学力学与气动弹性力学力学与气动弹性力学力学与气动弹性力学强耦合特征强耦合特征强耦合特征强耦合特征，需要新的力学方法，需要新的力学方法，需要新的力学方法，需要新的力学方法才能合理分析才能合理分析才能合理分析才能合理分析“太阳神”翼尖变形量达半展长25%B787翼尖变形已达到半翼展的12%美国大展弦比飞翼验证机X56A发生机翼弹性一弯模态和机体飞行力学短周期俯仰模态相互耦合的体自由度颤振而解体3.2.1飞行动力学/气动弹性力学耦合分析高高空无人机、大型航空航天与工程科学航空航天与工程科学动力学建模动力学建模3.2.23.2.23.2.23.2.2气动弹性主动控制气动弹性主动控制气动弹性主动控制气动弹性主动控制在传统伺服弹性力学的基础上，拓展控制系统的功能，在传统伺服弹性力学的基础上，拓展控制系统的功能，在传统伺服弹性力学的基础上，拓展控制系统的功能，在传统伺服弹性力学的基础上，拓展控制系统的功能，通过主动控制单独或多个舵面偏转，改善飞机气动弹通过主动控制单独或多个舵面偏转，改善飞机气动弹通过主动控制单独或多个舵面偏转，改善飞机气动弹通过主动控制单独或多个舵面偏转，改善飞机气动弹性性能或飞行性能性性能或飞行性能性性能或飞行性能性性能或飞行性能颤振抑制颤振抑制阵风减缓阵风减缓机动减缓机动减缓美AFW(ActiveFlexibleWing)研究计划动力学建模3.2.2气动弹性主动控制在传统伺服弹性力学的基础航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.33.33.33.3减阻降噪减阻降噪减阻降噪减阻降噪减阻降噪对于提升新型航空器尤其是民用大型客机的减阻降噪对于提升新型航空器尤其是民用大型客机的减阻降噪对于提升新型航空器尤其是民用大型客机的减阻降噪对于提升新型航空器尤其是民用大型客机的舒适性与经济性具有重大的意义舒适性与经济性具有重大的意义舒适性与经济性具有重大的意义舒适性与经济性具有重大的意义缝翼襟翼Boeing 747-400Boeing 747-400客机噪声测试客机噪声测试Boeing737-800的小翼(前)和A319的翼尖装置(后)3.3减阻降噪减阻降噪对于提升新型航空器尤其是民用大型客机的航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.3.13.3.13.3.13.3.1飞机增升与减阻飞机增升与减阻飞机增升与减阻飞机增升与减阻增升装置是一种为飞机增升装置是一种为飞机增升装置是一种为飞机增升装置是一种为飞机/机翼提供额外升力的部件或机翼提供额外升力的部件或机翼提供额外升力的部件或机翼提供额外升力的部件或机构，主要包括：前缘缝翼、后缘襟翼、前缘襟翼、机构，主要包括：前缘缝翼、后缘襟翼、前缘襟翼、机构，主要包括：前缘缝翼、后缘襟翼、前缘襟翼、机构，主要包括：前缘缝翼、后缘襟翼、前缘襟翼、边条翼、边界层控制等边条翼、边界层控制等边条翼、边界层控制等边条翼、边界层控制等Airbus A310-300Airbus A310-300前前缘缝翼增升缘缝翼增升Boeing 747Boeing 747的后退三开缝襟翼的后退三开缝襟翼Boeing 747Boeing 747的前缘襟翼的前缘襟翼边界层控制增升边界层控制增升涡流产涡流产生噪声生噪声3.3.1飞机增升与减阻增升装置是一种为飞机/机翼提供额外升航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.3.13.3.13.3.13.3.1飞机增升与减阻飞机增升与减阻飞机增升与减阻飞机增升与减阻阻力对于航空器续航能力和机动能力都有着重要的影阻力对于航空器续航能力和机动能力都有着重要的影阻力对于航空器续航能力和机动能力都有着重要的影阻力对于航空器续航能力和机动能力都有着重要的影响，响，响，响，气动阻力控制气动阻力控制气动阻力控制气动阻力控制已经逐渐成为新型航空器研制过程已经逐渐成为新型航空器研制过程已经逐渐成为新型航空器研制过程已经逐渐成为新型航空器研制过程中的中的中的中的主要力学问题主要力学问题主要力学问题主要力学问题之一之一之一之一CL/CD升阻比V飞行速度SFC比燃料消耗WL基本重量WF燃料总重根据Breguet公式，若保持航程不变，增加1个阻力点（CD=0.0001）相当于要减少8位乘客（每位乘客按250磅计算）美美X-48bX-48b翼身融合体气动外形翼身融合体气动外形TA-4SUTA-4SU的涡流发生器的涡流发生器NASA-NP2NASA-NP2微孔减微孔减阻壁板阻壁板3.3.1飞机增升与减阻阻力对于航空器续航能力和机动能力都有航空航天与工程科学航空航天与工程科学3.3.23.3.23.3.23.3.2机体噪声抑制机体噪声抑制机体噪声抑制机体噪声抑制机体噪声指飞机飞行过程中，气流流过飞机结构产生机体噪声指飞机飞行过程中，气流流过飞机结构产生机体噪声指飞机飞行过程中，气流流过飞机结构产生机体噪声指飞机飞行过程中，气流流过飞机结构产生的气动噪声，会对飞机的安全性、经济性、舒适性及的气动噪声，会对飞机的安全性、经济性、舒适性及的气动噪声，会对飞机的安全性、经济性、舒适性及的气动噪声，会对飞机的安全性、经济性、舒适性及环保型产生重要影响环保型产生重要影响环保型产生重要影响环保型产生重要影响通过减小缝翼缝隙实现降噪抑制通过减小缝翼缝隙实现降噪抑制起落架非定常涡脱落导致噪声分析3.3.2机体噪声抑制机体噪声指飞机飞行过程中，气流流过飞机航空航天与工程科学航空航天与工程科学4.4.临近空间飞行器临近空间飞行器空天一体化空天一体化4.14.14.14.1临近空间技术发展迫切需要高水平工程科学临近空间技术发展迫切需要高水平工程科学临近空间技术发展迫切需要高水平工程科学临近空间技术发展迫切需要高水平工程科学人才的补充人才的补充人才的补充人才的补充4.24.24.24.2临近空间的概念临近空间的概念临近空间的概念临近空间的概念4.34.34.34.3临近空间飞行器临近空间飞行器临近空间飞行器临近空间飞行器4.44.44.44.4临近空间开发利用的意义临近空间开发利用的意义临近空间开发利用的意义临近空间开发利用的意义4.54.54.54.5临近空间技术的科学问题与解决工具临近空间技术的科学问题与解决工具临近空间技术的科学问题与解决工具临近空间技术的科学问题与解决工具4.临近空间飞行器空天一体化航空航天与工程科学航空航天与工程科学4.14.14.14.1临近空间技术发展迫切需要高水平临近空间技术发展迫切需要高水平临近空间技术发展迫切需要高水平临近空间技术发展迫切需要高水平工程科学人才的补充工程科学人才的补充工程科学人才的补充工程科学人才的补充临近空间开发利用临近空间开发利用临近空间开发利用临近空间开发利用是近年来国家（尤其是航空航天领域）重点是近年来国家（尤其是航空航天领域）重点是近年来国家（尤其是航空航天领域）重点是近年来国家（尤其是航空航天领域）重点发展方向，其对于国家和民族的发展方向，其对于国家和民族的发展方向，其对于国家和民族的发展方向，其对于国家和民族的重要意义不亚于重要意义不亚于重要意义不亚于重要意义不亚于“两弹一星两弹一星两弹一星两弹一星”；作为一个融合了作为一个融合了作为一个融合了作为一个融合了几乎所有航空航天技术几乎所有航空航天技术几乎所有航空航天技术几乎所有航空航天技术的新兴高新技术前沿领的新兴高新技术前沿领的新兴高新技术前沿领的新兴高新技术前沿领域，临近空间技术的发展面临域，临近空间技术的发展面临域，临近空间技术的发展面临域，临近空间技术的发展面临大量的工程科学问题需要解决大量的工程科学问题需要解决大量的工程科学问题需要解决大量的工程科学问题需要解决；高水平工程科学技人才高水平工程科学技人才高水平工程科学技人才高水平工程科学技人才是临近空间技术发展的是临近空间技术发展的是临近空间技术发展的是临近空间技术发展的重要推动力量重要推动力量重要推动力量重要推动力量；可以预见，随着临近空间技术的发展，可以预见，随着临近空间技术的发展，可以预见，随着临近空间技术的发展，可以预见，随着临近空间技术的发展，航空航天领域将出现大航空航天领域将出现大航空航天领域将出现大航空航天领域将出现大量的工程科学人才需求量的工程科学人才需求量的工程科学人才需求量的工程科学人才需求。4.1临近空间技术发展迫切需要高水平工程科学人才的补充临近航空航天与工程科学航空航天与工程科学4.24.24.24.2临近空间的概念临近空间的概念临近空间的概念临近空间的概念 “临临近近空空间间”是是指指介介于于普普通通航航空空飞飞行行器器的的飞飞行行空空间间和和航航天天器器轨轨道道空空间间之之间间的的区区域域，一一般般定定义义为为距距海海平平面面2020100100公公里里的的空空域域，包包括括大大部部分分平平流流层层、全全部部中中间间层层和和部部分分热热层层，跨跨电电离离层层和和非电离层。非电离层。4.2临近空间的概念“临近空间”是指介于普通航空飞行器航空航天与工程科学航空航天与工程科学航天器下不来（阻力过大）航空器上不去（升力不够）4.24.24.24.2临近空间的概念临近空间的概念临近空间的概念临近空间的概念尚未被系尚未被系统的开发统的开发与利用与利用密度特点：密度特点：密度特点：密度特点：空气稀薄、阻力较小，存在密度切变，可实现高超声速飞空气稀薄、阻力较小，存在密度切变，可实现高超声速飞空气稀薄、阻力较小，存在密度切变，可实现高超声速飞空气稀薄、阻力较小，存在密度切变，可实现高超声速飞 行；稀薄气体可为飞行器提供一定的升力和机动控制力行；稀薄气体可为飞行器提供一定的升力和机动控制力行；稀薄气体可为飞行器提供一定的升力和机动控制力行；稀薄气体可为飞行器提供一定的升力和机动控制力温度特点：温度特点：温度特点：温度特点：高度及昼夜引起的温度变化显著，对该空域内飞行器的温控高度及昼夜引起的温度变化显著，对该空域内飞行器的温控高度及昼夜引起的温度变化显著，对该空域内飞行器的温控高度及昼夜引起的温度变化显著，对该空域内飞行器的温控 系统要求苛刻系统要求苛刻系统要求苛刻系统要求苛刻风场特点：风场特点：风场特点：风场特点：运动方向水平为主，在不同季节、空域上随机特征较强，增运动方向水平为主，在不同季节、空域上随机特征较强，增运动方向水平为主，在不同季节、空域上随机特征较强，增运动方向水平为主，在不同季节、空域上随机特征较强，增 加了飞行器设