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。

自20世纪50年代以来，航空航天领域把超燃冲压发动机作为高超声速推进系统的一种追求目标，在理论和技术方面矢志不渝地开展了大量研究工作。21世纪初，美国取得了一系列接近实际应用的技术突破，将超燃冲压发动机技术的研究和应用推动至新阶段。简述了超燃冲压发动机工作原理，论述了双模态工作过程、高超声速压缩流动、超声速燃烧、超高温结构与热防护、地面试验与数值模拟等关键技术的难点和新进展，并针对超燃冲压发动机宽速域、可重复和更高马赫数等当前重点技术发展方向，阐述了认识和建议。

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。

未来作战环境对战斗机提出了更高、更全面的性能需求，促使战斗机与发动机之间更深层次的耦合，在研制过程中开展更加紧密的协同设计。回顾多年来战斗机设计中飞/发双方为实现综合最优而共同努力的理论研究和实践历程，辨析提出飞/发协同设计理念。通过分析穿透性制空等作战需求，提出高性能战斗机的主要能力特征，探究面向未来的飞/发协同设计需求。从飞行性能、隐身特性、飞行控制、全机能量4个设计视角提出相应的关键技术，并给出可能的实现途径和设计研究建议。

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。

针对敏捷遥感卫星对多个离散观测点在轨自主任务规划问题，在考虑姿态运动方程耦合性的基础上，将问题分解为空间资源调度问题和连续最优控制问题，进而提出了一种结合伪谱法和遗传算法的混合求解算法。该算法针对基于行商问题（TSP）模型建立的空间资源调度问题模型，选用二维编码结构对观测顺序和相对观测时间进行实数编码，并采用遗传算法求解观测序列和观测时间；针对判断观测时间可行性时涉及的时间最优控制问题、以及姿态转移过程中涉及的最小能量消耗问题，将其归结为连续最优控制问题，并基于Gauss伪谱协态变量映射定理，采用Gauss伪谱法进行求解。通过与基于单纯遗传算法的规划算法进行对比试验，本文所提出的基于伪谱法和遗传算法的混合求解策略针对目标问题，在典型工况下姿态转移过程中能量消耗降低60%。

电池、电机技术的进步和分布式电推进系统的应用极大促进了电动垂直起降飞行器的发展。本文概述了不同电动垂直起降飞行器构型优缺点及适用场景，并从性能、经济性等方面对电动垂直起降飞行器与常规燃油飞行器进行了全面对比。在噪声特性方面，电动垂直起降飞行器旋翼间、旋翼-机翼等干扰噪声更为突出，而低桨尖速度、大实度的电推进旋翼系统极大降低了全机噪声水平（噪声降低约15 dB）。在能源方面，锂离子电池是当前和未来电动垂直起降飞行器的主要能源；先进的电池材料体系、电池-机体结构一体化设计及优良的电池管理系统是未来提升全机能量密度和能源安全的有效方式。电动垂直起降飞行器冗余操纵特点增加了飞控系统设计难度，但同时也能够提高全机安全性；故障重构与协同控制是飞控系统设计面临的新课题。电动垂直起降飞行器不仅构型种类丰富且具有高压电动力、电推进、电传飞控、电作动等新颖设计特征，当前缺少试飞数据的情况下，基于系统的工程方法是开展其安全性设计的主要方法。

低空智联网（LAIN）作为一种新兴的智能网络，依托于空天地海基础设施构成数字智能网络体系，是空天地一体化网络的重要组成部分，可支撑实现第六代通信技术无缝泛在互联，推动智能网络服务由地面向低空空域的发展。然而，LAIN正处在技术突破阶段，仍面临以下关键挑战尚未解决，主要包括低空空域安全管控困难、频谱干扰严重、多维资源紧缺等问题。因此，面向LAIN体系架构与安全管控问题，综述了目前低空网络的发展现状，指出其对于产业技术变革的意义；然后，从频谱资源、网络资源以及空域资源管理的角度出发，分析了LAIN相关技术的国内外研究现状；进一步，剖析低空飞行器空地频谱共享、感传算一体化组网覆盖、低空空域智能监管等关键技术，为LAIN和低空空域的管理指明进一步的发展方向；最后，提出了LAIN的应用示范，旨在面向低空空域高效运行与安全的重大需求，为下一代空天地一体化网络的进一步发展提供理论依据和技术。

航空发动机汇集各领域高精尖技术，是国家科技、工业和国防实力的综合体现。复杂结构与恶劣服役环境致使其故障频发，发动机故障诊断与健康管理技术成为保障其安全、可靠运行的重要支撑。由于振动类故障是航空发动机的主要故障模式，本文从整机振动监测与故障诊断的系统研制与应用、理论研究现状及发展方向3个方面，对国内外现有航空发动机振动类故障诊断技术进行梳理、剖析，具体包括动力学分析、信号处理及深度学习等相关技术，分析航空发动机振动类故障诊断面临的问题与挑战，并归纳未来发展趋势。

针对部分可辨条件下编队目标的精细起始难题，提出了一种基于相位相关的部分可辨编队精细起始算法。首先，采用基于坐标映射距离差分的快速群分割与基于编队中心点的预互联对雷达量测进行预处理；然后，利用图像匹配中相位相关特性，将相邻时刻编队结构进行补偿对准，解决了低目标发现概率情况下的编队结构对准问题；最后，采用增加虚拟量测并后验判决的方式，结合最近邻法做编队航迹精细互联，在填补航迹缺失、增加正确航迹的同时抑制虚假航迹的产生。经仿真验证，与修正的逻辑法、基于相对位置矢量的灰色编队精细起始算法相比，本文所提算法在提高航迹正确起始率、抑制虚假航迹方面性能优势显著，且对环境杂波与雷达精度具有较好的鲁棒性，对目标发现概率具有较好的适应性。

系统梳理了航空导航制导与控制技术的国内外发展现状，通过需求牵引、原理机理、产品实现、应用服务等方面的对比，分析了存在的差距并剖析了原因。在航空飞行器支撑体系化协同作战的大背景下，将网络化、体系化、智能化要求作为技术发展目标，在支撑新质作战概念、高精度自主导航、多体协同飞行器控制、新一代核心器件研发、下一代飞行器控制管理统一架构5个方面提出了导航制导与控制技术未来的发展重点和方案路线，最终在技术和管理2个层面提出行动建议，为引导中国优势创新资源有效联合，面向未来装备发展需要推进国防科技迈向高质量发展道路提供参考。

宽速域高超声速飞行器是航空航天领域新的战略制高点，其飞行速域与空域极大化特点导致亚/跨/超/高超声速气动性能难以兼顾。为了缓解高低速气动设计的矛盾，以典型宽速域乘波-机翼布局为研究对象，结合基于代理模型的全局优化方法和基于伴随梯度的局部优化方法，对该宽速域构型的布局参数和剖面形状进行了从全局到局部的多目标分步优化。结果表明，在约束亚声速升力系数、高超声速阻力系数的情况下，基于代理模型的布局参数优化方法能够在维持高超声速气动性能的同时，将亚声速的升阻比提升9.5%。进一步选取布局参数优化结果Pareto面上亚声速气动特性最优的构型，利用基于伴随梯度的优化方法，对机翼剖面进行梯度优化。优化结果表明，梯度优化能够有效地改善飞行器亚/高超声速状态下的阻力特性，并将翼型在几何上优化为兼顾亚/高超声速气动特性的双S翼型。通过上述从布局参数到剖面参数的优化，乘波-机翼构型的亚声速升阻比相比初始构型提升了12.4%，高超声速升阻比相比原始构型提升了6.2%。

时间敏感网络“准时、准确”的调度与传输机制可以有效地提升工业自动化系统、车载综合电子系统中信息交互的确定性，潜在的也成为了机载系统高确定性组网的候选方案之一，但如何将其多种时间敏感整形和调度机制与机载组网环境和需求进行匹配，是当下首要解决的问题。在对现阶段的时间敏感网络的标准进行总结的基础上，详细分析了机载组网的需求，并从时间敏感网络调度与优化、保证时延边界分析两方面总结了当下时间敏感网络相关研究的最新进展，以及与机载组网环境相结合的考虑，进一步针对机载组网的典型需求，从协议剪裁、体系管理、模型工程、可靠安全、无线混传等方面详细讨论了时间敏感网络技术在机载环境应用所面临的挑战和关键技术。

增材制造（AM）在复杂结构一体化成形、缩短生产周期和提高材料利用率方面优势显著，已成为实现民用飞机结构快速设计验证、减重降本增效、敏捷航材支援及维修维护应用的重要技术。基于增材制造技术的发展历程，深入剖析了增材制造在民用飞机领域的应用优势及现状，对材料工艺、质量控制、适航要求和经济性等方面的关键挑战进行了详细阐述，并结合增材制造材料供给能力、工艺装备及软件系统性能的提升、产业政策的支持和产业链条的逐渐完善讨论了增材制造技术应用机遇；基于未来发展需求，展望了民用飞机增材制造技术创新应用的发展趋势。

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。

新型冷金属过渡与脉冲（CMT+P）复合电弧技术实现了对电弧能量的精细控制，为获得高质量电弧增材成形件提供了可靠保证；然而CMT与脉冲协同作用过程中的熔滴过渡行为尚不清晰，其对增材过程稳定性、成形质量有重要影响。以高强铝合金为研究对象，基于流体力学和电磁学理论，采用动网格与界面追踪技术，综合运用数值模拟和原位观测试验手段研究了高强铝合金CMT+P电弧增材过程中的熔滴过渡行为。结果表明模拟结果与试验结果高度吻合；平均送丝速度为5 m/s时高强铝合金CMT+P电弧增材工艺的熔滴过渡呈现CMT阶段的短路过渡和脉冲阶段的一脉一滴射滴过渡的混合过渡模式；在短路阶段由熔丝机械拉力形成的金属液桥可有效避免熔滴飞溅，提高成形质量；在脉冲阶段熔滴受电磁力、表面张力、Marangoni力、重力和等离子流力耦合作用，在内部形成静止区，速度在静止区收敛或发散，呈流速上下反向的特点，进而影响熔滴过渡的稳定性。