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第1章 概述 1

1.1 近空间及近空间飞行器 2

1.1.1 地表大气 2

1.1.2 近空间的概念 4

1.1.3 近空间的法律地位 5

1.1.4 近空间飞行器定义 6

1.1.5 近空间飞行器的分类 7

1.2 近空间飞行器的特点与应用前景 12

1.2.1 近空间飞行器的特点 12

1.2.2 近空间飞行器的军事应用前景 13

1.2.3 近空间飞行器的商业应用前景 16

1.3 近空间飞行器的发展背景与技术支持 17

1.3.1 近空间飞行器的发展背景 17

1.3.2 航天技术将为近空间飞行器提供支持 20

1.4 美国近空间飞行器研发状况 21

1.4.1 美国开发近空间的原因 21

1.4.2 美军方近空间飞行器的主要发展状况 21

1.4.3 美国空军近空间研究展望 24

1.5 其他国家近空间飞行器发展状况 25

第2章 近空间大气飞行环境 33

2.1 飞行器飞行环境概况 34

2.1.1 大气环境 34

2.1.2 空间环境 35

2.2 近空间、中层大气与大气／空间环境数据库 37

2.2.1 近空间与中层大气 37

2.2.2 国际中层大气研究计划 39

2.2.3 近空间环境的监测 41

2.2.4 大气／空间环境数据库 42

2.3 近空间／中层大气环境 44

2.3.1 气压及密度 44

2.3.2 化学成分 45

2.3.3 风场与温度场 47

2.3.4 太空环境原子氧侵蚀与太阳辐射作用 48

2.3.5 带电粒子辐射 49

2.3.6 电离层中的加热与电磁特性 49

第3章 （超）高空气球 53

3.1 高空气球的发展 54

3.1.1 气球的发展史 54

3.1.2 高空气球的发展 55

3.1.3 美国长时高空气球的研制发展 56

3.1.4 我国高空气球的研制 58

3.2 长时观察用的高空气球系统 59

3.2.1 气球和回收系统 59

3.2.2 气球管理系统 62

3.2.3 气球飞行轨迹控制系统 63

3.2.4 超高空系缆气球 65

3.3 提高探空气球探测高度的一些方法 65

3.3.1 影响气球上升高度的因素 65

3.3.2 提高气球探测高度的方法 66

3.4 超高空气球通信系统 67

3.4.1 系留气球系统的组成 67

3.4.2 系留气球通信系统的特点 69

3.4.3 应用前景 71

3.5 高空科学气球收集宇宙尘粒 72

3.5.1 研究意义 72

3.5.2 收集器的类型及安放位置 72

3.5.3 沉降板收集器与吊篮结构 73

3.5.4 气球－吊篮系统 73

3.6 高空气球微重力环境试验 74

3.6.1 高空气球微重力试验系统构成 75

3.6.2 系统测试结果 77

3.7 宇宙射线观测 77

第4章 平流层飞艇 81

4.1 飞艇的发展历程 82

4.1.1 从气球到飞艇 82

4.1.2 第一次世界大战中飞艇的发展 84

4.1.3 第一次世界大战后飞艇技术的转移、发展和衰落 86

4.1.4 现代飞艇技术的兴起 89

4.2 平流层飞艇的发展现状 90

4.2.1 美国的平流层飞艇 90

4.2.2 欧洲的平流层飞艇 94

4.2.3 俄罗斯的高空飞艇 95

4.2.4 日韩的高空飞艇 95

4.2.5 其他国家的高空飞艇 96

4.3 平流层飞艇的特点与用途 96

4.3.1 平流层飞艇的特点 96

4.3.2 平流层飞艇的用途 98

4.4 平流层飞艇囊体材料 99

4.4.1 平流层飞艇的结构 99

4.4.2 平流层飞艇对囊体材料的要求 100

4.4.3 浮升气体对艇体材料的影响 100

4.4.4 平流层飞艇的蒙皮材料 101

4.4.5 平流层飞艇的蒙皮制造工艺 103

4.5 能源控制技术 104

4.5.1 平流层空间环境 104

4.5.2 能源系统构成 105

4.5.3 能源平衡分析 107

4.6 平流层飞艇定点控制技术 109

4.6.1 定点控制技术 109

4.6.2 解决途径 110

4.7 平流层飞艇的推进系统 112

4.7.1 能源装置 112

4.7.2 动力装置 113

4.7.3 推进装置 113

4.8 平流层飞艇环境控制技术 113

4.8.1 环境特点与环境防护 114

4.8.2 气囊温度控制 114

4.8.3 载荷舱环境控制 115

4.8.4 动力系统与电池热控制 115

4.8.5 飞艇环境控制中的几个问题 115

4.9 空气动力学分析设计 116

4.9.1 平流层飞艇的受力 116

4.9.2 平流层飞艇的稳定性 117

4.9.3 平流层飞艇的气动特性分析 117

第5章 （超）高空长航时无人机 121

5.1 无人机发展 122

5.1.1 无人机的缘起与3次发展浪潮 122

5.1.2 一些国家和地区无人机发展现状 125

5.1.3 无人机的发展趋势 130

5.2 （超）高空长航时无人机 134

5.2.1 高空长航时无人机的特点与用途 134

5.2.2 高空长航时无人机发展现状 135

5.2.3 高空长航时无人机发展方向 136

5.3 高空长航时无人机动力系统 139

5.3.1 高空长航时无人机的技术要求与动力系统的技术难点 139

5.3.2 几种典型的高空长航时无人机动力系统 140

5.4 高空长航时无人机的空气动力学特性 142

5.4.1 高空长航时无人机的气动特征 142

5.4.2 高空长航时无人机若干气动问题研究 143

5.5 高空长航时无人机的若干关键技术 145

5.5.1 提高飞行升限和耐久性 145

5.5.2 宽带信息传输和无人机控制问题 145

5.5.3 结构设计 146

5.5.4 发动机和系统的冷却 146

5.5.5 气动－隐身一体化设计问题 147

5.5.6 增大设备载量和空间 147

5.5.7 工作可靠性和精度 147

5.5.8 无人机系统多目标综合优化问题 148

5.5.9 编队飞行 148

第6章 空天飞机 151

6.1 空天飞机的类型、特点与用途 153

6.1.1 空天飞机的类型 153

6.1.2 空天飞机的特点 153

6.1.3 空天飞机的用途 155

6.2 空天飞机的发展现状 156

6.2.1 美国空天飞机的发展现状 156

6.2.2 俄罗斯空天飞机的发展现状 161

6.2.3 其他国家空天飞机的发展现状 165

6.3 空天飞机的材料 167

6.3.1 NASP的材料选择 168

6.3.2 NASP先进材料研究进展 169

6.4 空天飞机的发动机 172

6.4.1 发动机的演变 172

6.4.2 组合发动机现状 174

6.4.3 空天飞机组合发动机的技术难题 178

6.5 空天飞机的热防护系统 179

6.5.1 空天飞机防热系统的要求 179

6.5.2 空天飞机防热系统概述 181

6.5.3 前缘防热系统与主动冷却 182

6.5.4 相关理论分析与试验技术 184

6.6 空天飞机的外形设计 185

6.6.1 外形类别 185

6.6.2 常见的空天飞行器外形 186

6.6.3 外形方案选择 187

6.6.4 外形设计时应注意的问题 187

6.7 空天飞机入轨技术 188

6.7.1 飞行任务要求 188

6.7.2 单级入轨概念和双级入轨概念 189

6.7.3 双级入轨空天飞机 190

6.7.4 单级入轨空天飞机 190

第7章 高超声速飞行器 195

7.1 高超声速飞行器概述 196

7.1.1 高超声速飞行器特点 196

7.1.2 高超声速飞行器的分类 197

7.2 美国的高超声速技术计划 200

7.2.1 美国高超声速计划发展概况 200

7.2.2 HyTech计划 203

7.2.3 HyFly计划 204

7.2.4 Hyper-X计划 207

7.2.5 X-51A计划 210

7.2.6 “猎鹰”（FALCON）计划 215

7.3 其他国家的高超声速计划 220

7.3.1 俄罗斯的高超声速计划 220

7.3.2 法国的高超声速技术研究 222

7.3.3 澳大利亚的高超声速技术研究 223

7.3.4 日本的高超声速技术研究 225

7.3.5 德国的高超声速技术研究 226

7.3.6 印度的高超声速技术研究 227

7.3.7 欧盟的LARP-CAT计划 228

7.4 高超声速飞行器发动机 229

7.4.1 高超声速飞行器发动机概述 229

7.4.2 爆震发动机种类、工作原理与特点 230

7.4.3 爆震发动机的研究现状 233

7.5 高超声速飞行器的热防护材料与结构 234

7.5.1 超高温区的热防护材料与结构 234

7.5.2 次高温区的热防护材料与结构 236

7.6 高超声速飞行器的气动设计 238

7.6.1 新型高超声速飞行器气动设计的特点 238

7.6.2 高超声速飞行器气动设计中的关键问题 239

7.7 高超声速飞行器的飞行控制 241

7.7.1 高超声速飞行器飞行特性 241

7.7.2 再入过程 241

7.7.3 两级入轨 242

7.7.4 高超声速飞行器的飞行控制 242

第8章 其他近空间飞行器 249

8.1 超高空侦察机 250

8.1.1 美军超高空侦察机 250

8.1.2 俄罗斯高空侦察机 253

8.1.3 德国DFS228火箭动力高空侦察机 254

8.2 空天轰炸机 257

8.2.1 跳跃式空天轰炸机 257

8.2.2 “猎鹰”计划中的高超声速巡航飞行器（HCV） 260

8.3 高超声速运输机／客机畅想 261