1.1　项目介绍

近空间一般是指20～100km的空域，其大气密度变化剧烈。很长一段时间内，这个具有“特殊”大气环境特征的空域在空天飞行器的发展中被忽略，或由于其特殊科学问题的“高难度”而使科学家们被迫放弃深入探索。现代科技的发展表明，如果充分利用这个空域“稀薄”的空气提供飞行器气动升力和吸气式发动机的“氧化剂”，可以减缓气动阻力和气动加热，使得高效、可靠的大气层内高超声速飞行成为可能。也正是这层“稀薄”的空气带来的诸多困难，为人类认知能力和技术实现带来艰巨的挑战。

近空间飞行器是指能充分利用近空间环境特征、稳定运行于近空间的各类飞行器，是实现快速远程输送、精确打击、远程实时侦察、持久高空监视、情报搜集和通信中继等任务最为有效的手段，其特殊的战略价值已受到世界各国的重视。因此，近空间飞行器的发展涉及国家安全与和平利用空间，是目前国际竞相争夺空间技术的焦点之一，是综合国力的体现。近空间高超声速飞行技术已成为21世纪国际空天技术竞争的战略制高点，许多发达国家都将其列为国家的重要战略目标。

助推-滑翔式机动飞行技术和高超声速巡航技术是美、俄等国近十年来重点发展的技术方向，采用主动段压低弹道、高升阻比外形和特殊防隔热设计等技术手段，实现在近空间区域的长时间高马赫数（Mach number，Ma）飞行。在助推-滑翔式机动飞行技术方面，以美国国防高级研究计划局（DARPA）和美国空军联合支持的HTV-2项目以及美国陆军支持的先进高超声速武器（AHW）等为代表性项目，针对助推滑翔高超声速飞行器技术展开研究。HTV-2分别在2010年和2011年完成两次试飞，均以失败告终。在高超声速巡航技术方面，20世纪90年代中期，美国国家航空航天局（NASA）提出的“先进高超声速吸气式推进计划”（Hyper-X），其目的是研究并验证可用于高超声速飞机和可重复使用天地往返系统的超燃冲压发动机技术。Hyper-X计划的X-51A已经有两次成功的飞行，但还只是一个动力系统验证。同时，美国空军和海军也部署了HyTech、HyFly计划。俄罗斯以“白杨-M”导弹作为对抗美国导弹防御系统的有效手段；同时正在研制一种名为“鹰”（IGLA）的高超声速试验飞行器，飞行马赫数为6～14，使用氢燃料发动机，主要用来研究高超声速试验飞行器的机体/推进一体化和飞行动力学等重大技术问题。

发展近空间高超声速技术的战略需求，来自于国家利益保障、国家安全、国民经济可持续发展的需求牵引以及科学探索和技术推动的要求。我国在近空间飞行器领域特别是相关的基础研究方面起步较晚，且技术积累较为薄弱。2006年，国务院从国家战略布局出发，颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006—2020年），明确提出国防科技为维护国家安全提供保障；在18个基础科学问题之一“航空航天重大力学问题”中提出，重点研究高超声速推进系统及超高速碰撞力学问题、可压缩湍流理论、高温气体热力学、新材料结构力学等科学问题；同时设立了与近空间飞行器技术密切相关的多个国家级重大专项或科技工程项目。

2001年，中国科学院数学物理学部和技术科学部的八位院士针对空天飞行器的作用、地位以及国内外形势，进行了深入调研，在《21世纪我国空天安全面临的严峻形势和当前应采取的对策》建议书中指出，对基础研究重视不够严重制约了我国自主创新和取得应对未来空天安全所需的技术储备的能力。国家自然科学基金委员会数理科学部牵头，于2002年及时启动了“空天飞行器的若干重大基础问题”重大研究计划。这是我国首次在国家层面设立的有关空天飞行器基础研究的计划，旨在引导和聚集各方力量，对具有国家战略需求和原始创新思想的空天飞行器的核心问题开展研究，为引导我国未来空天飞行器的研制奠定技术创新的基础。

随着上述计划的实施，近空间高超声速飞行器技术在空天飞行器未来发展的核心作用和战略作用愈发突出，国家重大需求愈发强烈。国家自然科学基金委员会数理科学部于2006年组织召开了“临近空间飞行器的发展趋势和重大基础科学问题研讨会”，得到了中国人民解放军总装备部、国防科工委、航天航空部门、中国科学院和高等院校等相关部门及专家的积极响应与高度重视，认真研讨了近空间飞行器的需求背景、发展状况、核心基础科学问题和关键技术。国家自然科学基金委员会明确“基础研究要为国家重大需求服务”的指导思想，基于“重大研究计划”这种体现“坚持服务国家目标与鼓励自由探索相结合”的资助方式，于2007年启动了“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），并于2015年底顺利结项。