随着智能技术向军事领域的渗透与发展，未来的智能化战争将呈现“认知与决策更加复杂、变化与演进更加迅速、进入与拒止全域全维”3个方面的特征，下一代飞行器将以按需飞行为本，以人工智能为核，以灵活变化为要。智能变形飞行器，其特点突出表现在“智能”与“变形”两方面，整体发挥“算法极速升级”与“硬件极度灵活”的双重优势，有望形成新型飞行模式与新质作战能力，将是未来重要的发展趋势。然而智变飞行器技术难度高，变形在系统复杂度提升等方面带来代价，对气动设计、飞行控制、结构实现均提出诸多难题，其核心问题是在工程多学科约束下实现每个形态的最优设计，具体涉及变形过程中的全剖面优化准则、变形结构机构实现、性能预示与验证等。

轻量化是航空航天装备研发领域永恒的主题，它对装备的综合性能和服役效能具有决定性影响。在过去的数十年里，一系列高性能优化设计方法、新材料和制造工艺技术的研发和应用，不断推动航空航天装备轻量化水平的提升。然而，随着新一代装备对综合性能和多功能需求的不断增加，现有的轻量化设计制造技术正面临着日益严峻的挑战。因此，本文重点探讨了航空航天装备研发的总体设计、机电系统设计、材料与结构、高性能制造与装配等主要环节，并分析了轻量化技术在未来的发展趋势。

减阻和降热是高速飞行器设计面临的2个核心问题。减阻可提高升阻比，减少飞行器燃料消耗；降热可减轻热防护系统重量，提升飞行器有效载荷。减阻降热是提高飞行器精细化设计，增强飞行器性能的关键技术。从高速飞行器减阻降热的工程需求出发，重点对激波、边界层的减阻降热流动控制技术的研究现状进行了回顾，并指出了其在工程应用中存在的问题与后续应重点关注的方向，以期实现飞行器主动流动控制的工程化应用，提升飞行器性能。

颠覆性技术凭借其所体现出的创新性和破坏性，持续引领人类生产生活和作战方式变革，在大国兴衰和文明演进过程中也发挥了重要作用。航空发展史上，出现了众多替代原有技术的颠覆性技术，深刻影响了航空的发展进程，塑造出了当今空中作战和民航运输的基本形态。当前，世界正处于新一轮工业革命和军事革命加速到来的十字路口，能否对于包含航空领域在内的各类颠覆性技术开展识别、研究和产业化，对于重塑未来社会形态和军事格局至关重要。本文从概念内涵、3个显著特征、识别与获取等方面浅谈了对颠覆性技术的认识，论述了颠覆性技术对前三次工业革命的重要影响，举例说明了历史上5个典型航空颠覆性技术带来的显著变革，分析了未来航空科技高能化和智能化复合发展的重要趋势，预判了材料制造、能源动力、信息电子和交叉融合4个领域9项可能的航空颠覆性技术及潜在影响，提出了发展航空颠覆性技术的若干建议，期待未来的航空颠覆性技术写上更多中国人的名字。

“廉价、机动、快速、可靠”的天地往返运输系统是未来航天技术发展的必然趋势，对具备宽速域、大空域、高比冲、大推重比的动力系统提出了强烈需求。组合循环动力通过将不同动力模式高效组合，充分发挥各型动力在其工作范围内的性能优势，在全任务剖面内获得突出的综合性能，是未来先进航天运输系统的理想动力装置。本文针对最具发展前景的组合动力，尤其是火箭冲压组合动力，综述了其研究进展，分析了技术发展特点和取得的突破，提出了未来火箭冲压组合发动机的主要发展方向和组合动力技术发展建议。

可重复使用运载火箭是实现人类大规模低成本进出空间的重要途径。本文从垂直起降可重复使用运载火箭的技术需求出发，梳理了垂直起降可重复使用运载火箭面临的技术难题，并从技术难题分析得到垂直起降可重复使用运载火箭的关键技术。从总体优化设计、动力、结构与热防护、导航、制导与控制和健康管理等方面，对垂直起降可重复使用运载火箭关键技术的研究进展与未来发展方向进行了总结，可为可重复使用运载火箭的技术攻关提供参考。

脑与神经科学近几十年来的快速发展，初步揭示了动物导航的神经机理。借鉴大脑神经结构及信息处理机制，研究类脑仿生智能导航系统，为复杂环境下低功耗高鲁棒的自主智能导航提供了新的灵感。在详细综述了动物空间导航神经机理基础上，概述探讨了当前机器人仿生类脑导航智能算法，从利用脑启发的神经网络方法处理导航信息实现智能导航的角度，归纳为吸引子神经网络、深度强化学习以及脉冲神经网络等3类算法。接着梳理了类脑导航的实现途径，包括仿生智能传感器和智能类脑处理器平台。最后归纳并展望了类脑导航发展趋势，包括进一步探索生物界导航的脑神经机理及其信息处理过程、细分类脑导航概念内涵、评价指标完善的途径和统一实现框架。

多尺度结构是下一代结构轻量化的核心方向之一，在航空航天领域有巨大的发展潜力和应用价值。面向多尺度结构的拓扑优化技术得到了广泛研究，取得了长足的进步和诸多成果，但将其应用于实际工程仍有不少挑战和难题。首先介绍了单尺度结构拓扑优化的主流方法和特点、均匀化方法的基本思想和特殊地位、多尺度结构拓扑优化方法和单尺度结构拓扑优化方法的关系。然后以结构分布特征作为分类标准，系统地梳理了周期、功能梯度和异构3种分布形式的多尺度结构的拓扑优化设计方法。接着针对多尺度结构拓扑优化中的结构连通性、多尺度方法适用性和机器学习技术的应用等重要问题的相关研究进展进行了综述和讨论。最后对领域亟待突破的问题及重要研究方向进行了总结和展望。

大型客机无一例外地采用了大涵道比涡扇发动机作为其动力，国际民航市场的蓬勃发展促进了民用大涵道比涡扇发动机技术的飞速提升。作为核心部件的高压压气机具有高效率、高压比、高通流的“三高”特征，美国通用电气（GE）公司和普惠（PW）公司、英国罗·罗（RR）公司的高压压气机设计技术处于国际领先的水平。中国近年来依托2个国家科技重大专项，即“大型飞机重大专项”和“航空发动机及燃气轮机重大专项”开展了民用大涵道比涡扇发动机的研制，在高压压气机设计方面取得了一定的进展。对民用大涵道比涡扇发动机高压压气机的技术特点进行了剖析，评述了当前国内外此领域的技术发展水平、发展趋势，客观地指出国内在该领域面临的技术难点和挑战，期望能借鉴吸收国际先进的设计特征，对中国民用大涵道比涡扇发动机高压压气机领域的技术发展起到一定的启示作用。

燃烧不稳定性问题广泛出现在各类航空发动机燃烧室内，该问题是火焰非定常热释放和声波充分耦合的结果，发生时伴随着大幅度的压力脉动，严重威胁发动机的稳定工作及结构安全。目前，包括中国在内的各航空发动机研制国家在多数发动机型号的研制过程中，均遇到了严重的燃烧不稳定性问题，且发动机越先进，该问题越复杂且难以解决。在深入认识其发生机理的基础上，对其进行准确预测并设计有效的控制手段，对航空发动机的研制具有重要意义。系统阐述了该问题的研究现状，介绍了燃烧不稳定性问题发生关键，即军用的钝体燃烧加力燃烧室和民用的贫油预混环形燃烧室的非定常流动及火焰响应特征。综述了该问题研究常用的燃烧不稳定性声网络预测分析模型，重点报告了为了耦合考虑燃烧室声软壁面被动控制设计，团队所发展的三维燃烧不稳定性预测控制模型。基于该模型，介绍了壁面声衬参数及布局对燃烧不稳定模态控制效果影响的研究进展，为先进发动机燃烧不稳定性的排故提供技术储备。

随着液体火箭发动机技术的发展，结构动力学问题成为影响发动机寿命及可靠性的关键技术之一。经过多年努力，发动机结构从最初的静强度、安全寿命设计思想逐步发展为以动静强度联合、经济寿命设计为指导的研制理念和方法，并在型号中得到了成功应用，使发动机结构的工作可靠性得以大幅度提高。由于新型号火箭发动机结构的日益大型复杂化及工作环境的极端严酷性，为满足高性能、高可靠性、轻量化与可重复使用的研制需求，发动机结构动力学设计技术问题亟待解决。本文在分析发动机结构中典型动力学问题的基础上，梳理并重点介绍了载荷预计、动力学建模及模型修正、动强度评估与寿命评定、结构动力学优化及抗疲劳设计等关键技术，最后给出研究总结及展望。希望本文为液体火箭发动机结构动力学设计技术的发展提供支撑。

跨域变体飞行器根据飞行状态改变构型以提升大空域宽速域飞行能力，已成为当前研究热点。建立了类乘波体跨域变体飞行器基于雷诺平均纳维–斯托克斯（RANS）方程的气动力热高精度模型、基于工程估算方法的气动力热低精度模型。针对高超声速气动力热仿真存在非层次多模型的特点，提出基于多层Kriging与二次规划的非层次多模型融合降阶方法（NMF-MKQP），推导解耦的均方误差表达式，将比例系数极大似然估计全局优化问题转化为二次规划问题，解析确定模型比例系数以降低构造成本，高效实现非层次多模型融合降阶。数值算例测试结果表明，降阶模型的近似精度与国际同类算法相比具有明显优势。基于气动力热特性降阶模型，揭示了后掠角及展长对跨域变体飞行器气动力热特性的影响规律，进而确定滑翔跨域飞行的变体方案。在减少最大热流的同时，变体方案通过增加升阻比，改善了飞行器跨域飞行性能。

空中自主加油技术能大大提高无人机的航程航时，在军用和民用上都有着十分重要的意义。受编队气动干扰、模型不确定性、头波效应、阵风干扰等因素影响，空中无人加油的对接段是所有阶段中精度要求最高和控制难度最大的一个阶段，其导航制导与控制技术是目前研究的难点和热点。本文针对无人-无人空中自主加油场景，深入研究了软管式空中加油自主对接段的鲁棒抗扰导航制导与控制技术并进行了飞行试验验证。首先，为实现受油机加速对接时高度控制不出现振荡，采用总和能量法设计纵向制导律以实现对接末段高度和速度的协调控制；其次，为提高风干扰下的对接控制精度，分别针对加油机和受油机在不同飞行阶段的轨迹跟踪特点采用L1非线性制导思想设计了横向制导律，并采用鲁棒伺服方法设计内环姿态控制律，将积分环节引入角速率控制回路提升系统型别以更好抑制外界扰动对系统的影响；然后，基于单阶段深度学习目标检测算法YOLOV4开发了锥套识别与定位算法，在强光、云雾等复杂条件下进行采样和训练以大大提升视觉系统的鲁棒性，并采用扩展卡尔曼滤波算法将图像定位信息与RTK定位信息进行融合用于相对导航；最后，设计了无人机空中加油自主对接模拟飞行试验方案，在最大程度提高对接成功率的基础上降低安全风险，并通过飞行试验验证了本文提出的鲁棒抗扰导航制导与控制方案的有效性。

随着航空航天的发展，空天融合、高超声速飞行对力学提出了新的挑战和基础科学问题，为加强力学面向国家重大需求开展目标导向的基础研究，在国家自然科学基金力学学科“十四五”发展规划战略研究专家组的建议下，国家自然科学基金委员会在数学物理科学部力学学科新增了“航空航天力学”一级申请代码。本文简要介绍了“航空航天力学”申请代码设置的背景和过程，着重对资助内涵与范畴以及重要的研究领域进行阐述，希望帮助相关领域科研人员了解航空航天力学代码设置情况以及需要关注的研究领域和方向，以便根据航空航天力学下设二级代码和研究方向，及时更新自然科学基金信息系统中个人研究领域并进行项目申请。

能够根据任务需求、飞行环境自适应改变外形来达到最佳飞行性能的变体飞行器已成为未来飞行器发展的重要方向之一。综述了变体飞行器变形方式及气动布局设计关键技术研究现状。首先，按照时间发展历程，将变体技术的发展分为简单机械变形、多维度柔性变形2个阶段。其次，按照变体部位和变形方式详细介绍了头部变体、机翼变体、动力装置变体和组合变体方案的发展历程和现状，重点阐述了可变后掠机翼、可变前掠机翼、折叠机翼、伸缩机翼、斜置机翼、连续变弯度机翼等机翼变体方案的研究进展，总结其在不同布局构型上的应用，并分析了各自的气动、操稳特性。之后，归纳了飞行器变体的实现目的，将其分为单域最优变构型、多域融合变构型、一器多能变构型3种。接着，与固定外形飞行器进行对比，梳理了变体飞行器因为变构型的实现而衍生的气动布局与总体协调设计、时变空气动力学效应评估、气动布局方案优化、多学科耦合设计等方面的关键技术难点，重点对变体飞行器动态气动力计算方法和气动优化设计技术的研究进展和现状进行了综述和分析。最后，展望了变体技术未来研究方向和发展前景，面向宽速域和大空域飞行需求，探索可以提高多飞行任务性能的新概念变形方式，建立智能变体设计模型及多学科强耦合一体化设计体系将成为重要发展趋势。

纤维增强树脂基复合材料对于改善航空发动机推重比、燃油经济性及节能环保具有重要意义。本文介绍了树脂基复合材料在民用航空发动机上的应用情况，总结了航空发动机复合材料风扇机匣和风扇叶片面临的挑战与关键技术问题，包括复杂曲面预制体设计技术、复合材料异形结构高精度制备技术、复合材料结构多尺度建模与精细化仿真以及复合材料机匣的包容性设计准则等。结合目前研究热点展望了可应用于航空发动机复合材料结构研制的新思路和新技术。