前 言
“近空间飞行器的关键基础科学问题”重大研究计划（以下简称本重大研究计划）是我国第一个系统性的高超声速基础研究计划，从2007年立项实施，到2016年顺利结题，历时九年，共资助项目173项，资助总经费1.9亿元。本重大研究计划从国家重大需求和学科发展出发，聚焦近空间飞行环境下的空气动力学、先进推进的理论和方法、超轻质材料/结构及热环境预测与防热、高超声速飞行器智能自主控制理论和方法等四个核心科学问题，通过顶层设计、主动引导、重点布局、动态调整、集成创新、促进交叉等方法和手段，开展了系统性基础研究。
本重大研究计划在学科前沿领域创新理论和方法、技术方法的源头创新等方面取得了系统性的创新研究成果。评估专家组认为，本重大研究计划实施后，我国在近空间高超声速飞行器研究领域构建了具有中国特色的高超声速飞行器的基础研究框架，全面提升了核心科学问题的研究能力，填补了多项理论与技术方法的空白，有力支撑了国家重大工程关键技术的突破，综合研究水平已跻身国际前列，实现了跨越式发展。同时，本重大研究计划为我国高超声速飞行器研究凝聚、培养了一批优秀人才和创新团队，他们中的一部分已经成长为我国高超声速飞行器基础研究和关键技术攻关的中坚力量。
本重大研究计划结束三年来，近空间高超声速飞行器技术的战略性、革命性、颠覆性得到了更大的共识，获得了世界各大强国以及有着强国梦想的国家前所未有的重视。近空间高超声速飞行器技术研究进展空前迅猛，已经从关键技术研究转向武器装备研发，呈现出加速转化、加速部署的态势。我国多项关键技术取得突破，系列飞行试验取得成功，引起世人关注，不仅呈现出加速发展的态势，而且从跟跑跻身于领跑行列。这得益于综合国力的不断提升，得益于广大科研工作者的不懈努力，更得益于基础研究的系统性布局，彰显了本重大基础研究计划的战略性、前瞻性和关键性贡献。美国《航空周刊》称本重大研究计划为协调有效、举国发力的高超声速科研计划，不仅具有惊人的深度、广度，而且在相对较短的时间里就取得了多到令人眩晕的重大成就。
在本重大研究计划结束后的三年里，在“先进高超声速武器”（AHW）项目基础上，美国海军、空军和陆军重点支持了以“高超声速常规打击武器”（HCSW）、“空射快速响应武器”（ARRW）、“通用型高超声速滑翔体”（C-HGB）、“远程高超声速武器”（LRHW）等项目为代表的潜射/陆射/空射型高超声速助推滑翔导弹武器型号的研制；美国国防高级研究计划局（DARPA）依托“高超声速吸气式武器概念”（HAWC）项目，继续推动高超声速巡航导弹技术验证，涡轮基组合循环发动机（TBCC）地面验证也取得重要进展；洛克希德·马丁公司、波音公司公布了高超声速飞机概念方案及研制计划；为了加强基础研究和技术转化，美国继续实施“高超声速国际飞行研究试验”（HIFiRE）计划，推出了 “高频次、低成本高超声速飞行试验平台”（HyRAX）项目，将编号X-60A授予 “GO发射者一号”（GO1）高超声速飞行试验平台，用于低成本、大规模地开展超燃冲压发动机、高温材料和自主控制等一系列高超声速技术的飞行试验。俄罗斯在高超声速武器领域获得了突飞猛进的发展，“匕首”空射高超声速导弹和“先锋”高超声速战略洲际导弹或已列装，进入战斗值班状态，俄罗斯成为世界上第一个正式装备高超声速武器的国家，还在全力以赴加速推进“锆石”高超声速导弹的研制。欧、日等国家和地区继续探索高超声速飞机技术和概念，英国在“佩刀”发动机关键技术突破后开始实施空天飞机研制计划，都可能在高超声速飞行平台领域掀起新的变革。
在这三年里，随着我国高超声速技术的崛起，全球高超声速业界都将目光聚焦中国。除了国外媒体陆续报道我国高超声速飞行器技术取得系列飞行试验成功外，东风-17正式亮相庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵式，引起世界轰动；本重大研究计划资助的“凌云”临近空间高超声速通用试飞平台公开亮相，有力支撑了超燃冲压发动机等高超声速关键技术的研发，迄今为止性能最先进的爆轰驱动高超声速激波风洞引起国际同行的广泛关注；高超声速飞行器边界层转捩飞行试验取得圆满成功，“星空-2”高超声速飞行试验验证了新一代乘波体气动外形设计、疏导式热防护、静不稳定控制等先进技术；商业航天公司研发的“天行1号”“重庆两江之星”飞行试验成功，为提高对高超声速飞行的认知和助力技术转化提供了更为广泛的平台；“飞行风洞实验室”具有形成系列化的趋势；中国的可重复使用运载器计划和“腾云”空天飞机工程公开，吸气式组合循环发动机技术通过试验验证；“I-plane”新型高超声速气动布局和耐高温陶瓷基复合材料等基础性与创新性研究成果发表于国内外知名期刊。上述进展，不仅清晰地反映了中国在高超声速技术领域的成果和影响力，而且显示出基础研究能力、自信力和创新力的提升。
高超声速技术是未来空天领域的战略制高点，不仅可以保障国家安全，助力经济发展，变革性地造福民生，而且可引领和带动科技进步，体现科技能力。本重大研究计划的实施和后续发展，基本验证了我们对高超声速技术发展态势的把握。同时我们也深深认识到，高超声速技术刚刚揭开了序幕，广泛和成熟应用还任重道远，基础研究依然是提高对高超声速飞行认识和技术突破的基石，产生原创性成果和实现领跑的战略引擎，注重前瞻性布局是抢占科技制高点的重要法宝，充分发挥基础研究在创新全链条中的作用是满足国家重大需求的关键，高水平、稳定规模的研究队伍是实现跨越式发展最为重要的保障。十九大报告中指出，要“瞄准世界科技前沿，强化基础研究，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破”。本重大研究计划虽然结束了，但高超声速技术基础研究更需加大力度，在新的起点上有新的需求，才能为航天强国、民族复兴奉献更大的力量。
本书成稿离不开参研本重大研究计划的依托单位天津大学、中国航天空气动力技术研究院、中国科学院大学、北京航空航天大学、中国科学院力学研究所、四川大学、中国空气动力研究与发展中心、国防科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、北京大学、哈尔滨工业大学、清华大学、大连理工大学、武汉科技大学、航天材料及工艺研究所以及全体参研人员的辛勤付出，在此表示衷心感谢。
2019年11月于哈尔滨