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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