地面颤振模拟试验是一项以真实飞行器结构作为试验对象，并利用激振器模拟非定常气动力的颤振验证试验技术。本文通过在地面颤振模拟试验的基础上引入热环境模拟设备，进一步研究热颤振地面模拟试验技术。建立了综合考虑多工况的气动插值点优化方法，然后利用Kriging代理模型构建了适用于时变温度场中结构的非定常气动力降阶模型，同时设计了气动加热环境地面模拟及热环境下结构的激励与响应测试方案，最终基于钛合金机翼模型搭建了热颤振地面模拟试验系统，并对时变颤振边界进行跟踪测试。试验结果表明，在激振力控制器的设计控制频带内试验结果与仿真结果吻合较好，但鲁棒控制器较窄的控制带宽限制了热颤振地面模拟试验的适用范围。

代理模型方法由于能显著提高工程优化设计问题的效率，在航空航天及其他领域得到了广泛重视，并逐渐发展成为一类优化算法，本文称其为代理优化（SBO）算法。在现有的代理模型方法中，如多项式响应面、径向基函数、神经网络、支持向量回归、多变量插值/回归、多项式混沌展开等，源于地质统计学的Kriging模型具有代表性，是一种非常具有应用潜力的代理模型方法。以飞行器设计领域的优化问题为背景，介绍了Kriging代理模型及应用于优化设计的理论和算法的最新研究进展。首先，概述了Kriging模型的基本理论和算法，并讨论了影响Kriging模型鲁棒性和效率的几个关键性问题。其次，回顾了Kriging模型理论和算法研究的3个最新研究进展，包括梯度增强型Kriging、CoKriging和分层Kriging模型。而后，分析提炼了基于Kriging模型的代理优化算法的优化机制和优化框架，给出了“优化加点准则”和“子优化”的概念，并介绍了目前常用的几种优化加点准则及其相应子优化问题的求解与约束处理；同时，还介绍了最新提出的局部EI加点准则以及代理优化的终止条件。最后，介绍了代理优化在标准测试函数算例验证、飞行器气动与多学科优化设计典型算例确认方面的研究进展，并对当前存在的一些关键科学问题以及未来研究方向进行了讨论。

新一代航天器技术的快速发展对结构件超强承载、极端防热、超高精度和超轻量化提出了越来越苛刻的要求，如何设计并制造出高性能、轻量化、超精密的航天薄壁构件成为先进材料与结构设计制造领域普遍关注的难题。本文综述了近年来薄壁构件高性能设计与制造及其航天应用的主要成果，围绕材料-结构多尺度建模与性能表征、多材料多尺度结构设计与增材制造原理、增材制造材料性能与结构设计的交互作用机制等科学问题，就结构优化中的制造工艺约束建模，增材制造工艺参数对结构性能的影响，高性能构件材料-结构一体化设计方法及其在航天结构中的应用展开论述，并展望了未来典型航天薄壁构件材料-结构一体化设计和制造方法发展前景与应用，为未来相关研究工作和航空航天装备研发提供参考。

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。

k-ω SST湍流模型是目前综合性能最佳的涡黏模型之一，近年来得到非常广泛的应用。然而，随着问题复杂性的增加和模拟精准度要求的提高，标准SST湍流模型在某些方面呈现出明显的局限性，大量学者对其进行了相应的改进研究。围绕旋转/曲率效应、可压缩效应、激波不稳定性效应、雷诺应力各向异性效应、应力-应变偏差效应和层流/湍流转捩效应等6个方面，对SST模型的改进研究进行了评述，同时对近年的基于数据驱动技术的模型改进也进行了简要介绍；梳理了各种改进研究的思路和发展趋势，阐述了各自的适用性和局限性，并分析了影响改进效果的原因和问题所在。最后，对未来工作提出了建议。

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。