航空航天

人類在征服大自然的漫長歲月中，早就產生了翱翔天空、遨遊宇宙的願望。在生產力和科學技術水平都很低下的時代，這種願望只能停留在幻想的階段。雖然人類很早就做過種種飛行的探索和嘗試，但實現這一願望還是從18世紀的熱空氣氣球升空開始的。 ^[4] 

自從20世紀初第一架帶動力的、可操縱的飛機完成了短暫的飛行之後，人類在大氣層中飛行的古老夢想才真正成為現實。經過許多傑出人物的艱苦努力，航空科學技術得到迅速發展，飛機性能不斷提高。人類逐漸取得了在大氣層內活動的自由，也增強了飛出大氣層的信心。 ^[4] 

到了20世紀50年代中期，在火箭、電子、自動控制等科學技術有了顯著進展的基礎上，第一顆人造地球衞星發射成功，開創了人類航天新紀元，廣闊無垠的宇宙空間開始成為人類活動的新疆域。 ^[4] 

航空航天事業的發展是20世紀科學技術飛躍進步，社會生產突飛猛進的結果。航空航天的成果集中了科學技術的眾多新成就。迄今為止的航空航天活動，雖然還只是人類離開地球這個搖籃的最初幾步，但它的作用已遠遠超出科學技術領域，對政治、經濟、軍事以至人類社會生活都產生了廣泛而深遠的影響。 ^[4] 

航空是指載人或不載人的飛行器在地球大氣層中的航行活動。航空必須具備空氣介質和克服航空器自身重力的升力，大部分航空器還要有產生相對於空氣運動所需的動力。航空技術的每一項成就都離不開空氣動力學的進展。 ^[1] 

航空按其使用方向有軍用航空和民用航空之分。 ^[1] 

軍用航空泛指用於軍事目的的一切航空活動，主要包括作戰、偵察、運輸、警戒、訓練和聯絡救生等。在現代高技術戰爭中，奪取制空權是取得戰爭勝利的重要手段，也是軍用航空的主要活動。軍用航空話動主要由軍用飛機來完成，軍用飛機可分為作戰飛機和作戰支援飛機兩大類。典型的作戰飛機有戰鬥機(又稱殲擊機)、攻擊機(又稱強擊機)、戰鬥轟炸機、反潛機、戰術和戰略轟炸機等。作戰支援飛機包括軍用運輸機、預警指揮機、電子戰飛機、空中加油機、偵察機、通訊聯絡機和軍用教練機等。除固定翼飛機外，直升機在對地攻擊、偵察、運輸、通信聯絡、搜索救援以及反潛等方面也發揮着巨大的作用，已成為現代軍隊，特別是陸軍的重要武器裝備。 ^[1] 

民用航空泛指利用各類航空器為國民經濟服務的非軍事性飛行活動。根據不同的飛行目的，民用航空分為商業航空和通用航空兩大類。商業航空指在國內和國際航線上的商業性客、貨(郵)運輸；這類運輸服務主要由國內和國際幹線客機、貨機或客貨兩用機以及國內支線運輸機完成。通用航空指用於公務、工業、農林牧副漁業、地質勘探、遙感遙測、公安、氣象、環保、救護、通勤、體育和觀光遊覽等方面的飛行活動；通用飛機主要有公務機、農業祝、林業機、輕型多用途飛機、巡邏救護機、體育運動機和私人飛機等。直升機在近海石油勘探、海防緊急救援、短途交通運輸和空中起吊作業中也發揮着獨特的作用。 ^[1] 

航天是指載人或不載人的航天器在地球大氣層之外的航行活動，又稱空間飛行或宇宙航行。航天的實現必須使航天器克服或擺脱地球的引力，如想飛出太陽系，還要擺脱太陽引力。從地球表面發射的飛行器，環繞地球，脱離地球和飛出太陽系所需要的最小速度，分別稱為第一、第二和第三宇宙速度．是航天所需的三個特徵速度。中國著名科學家錢學森認為人類飛行活動可以分為三個階段，即航空、航天和航宇。他認為航空是在大氣層中活動。航天是飛出地球大氣層在太陽系內活動，而航宇則是飛出太陽系到廣裹無垠的宇宙中去航行。 ^[1] 

遨遊宇宙是人類在征服自然的過程中產生的願望。20世紀40年代初期，大型液體火箭的成功發射奠定了現代航天技術的基礎。世界第一顆人造衞星是斯普特尼克一號。由前蘇聯火箭專家科羅廖夫利用導彈改制而成，為鋁製球體，直徑58釐米，重83.6千克，球體，有4根鞭狀天線，內裝有科學儀器。1957年10月4日前蘇聯在拜科努爾航天中心發射升空，升空後發射了3個星期信號，在軌道中度過3個多月，圍繞地球轉了1400多圈，最後墜入大氣層消失。斯普特尼克一號的成功發射標誌着人類航天時代的開始。 ^[1] 

1961年4月12日，蘇聯航天員加加林乘“東方”1號飛船進入太空．人類終於實現了邀遊太空的偉大理想。火箭推進技術是航天技術的核心。航天實際上也有軍用和民用之分，但世界各國在宣傳自己的航天工業時都主要強調其商業或民用潛力。 ^[1] 

佔領和控制近地宇宙空間已經成為西方軍事大國爭奪軍事優勢的新焦點。在美國、俄羅斯等國已發射的航天器中，具有軍事用途的超過70%。用於軍事目的的航天器可分為三類：軍用衞星系統、反衞星系統和軍事載人航天系統。軍用衞星主要分通訊衞星、氣象衞星和偵察(間諜)衞星三種。反衞星系統包括反衞星衞星、定向能武器和動能武器。激光武器、粒子束武器和射頻武器等屑於定向能武器，動能導彈、電磁飽和電熱彈等屑於動能武器的範疇。軍事載人航天系統分為空間站、飛船和航天飛機、空天飛機等，空間站可用作空間偵察與監視平台、空間武器試驗基地、天基國家指揮所、未來天軍作戰基地等。20世紀80年代美國提出的所謂“星球大戰”計劃就是以永久性載人空間站為空間基地而部署的。 ^[1] 

航天的民用潛力也是非常巨大的。空間物理探測、空間天文探剽、衞星氣象觀測、衞星海洋觀測、衞星廣播通訊、衞星導航、遙感考古、太空旅遊和地外生命探索等都是航天的重要應用領域；微重力環境下完成的各種化學、物理和生物實驗成果是航天為人類文明與進步所做的直接貢獻。 ^[1] 

航天器的發射和回收都要經過大氣層，這就使航空航天之間產生了必然的聯繫。除火箭和導彈外，一些新的航空航天飛行器也很難簡單按航空航天區分。例如，可以重複使用的航天飛機、空天飛機等，雖然在大氣層外的軌道上運行，但是，它們在進入太空和返回太空時都要像普通的飛機一樣飛行。因此，在這些場合就沒有必要對它們進行嚴格的區分。 ^[3] 

航空航天一詞，既藴藏了進行航空航天活動必需的科學，又包含了研製航空航天飛行器所涉及的各種技術。從科學技術的角度看，航空與航天之間是緊密聯繫的。 ^[3] 

航空航天技術是高度綜合的現代科學技術。力學、熱力學和材料學是航空航天的科學基礎；電子技術、自動控制技術、計算機技術、噴氣推進技術和製造工藝技術對航空航天的進步發揮了重要作用；醫學、真空技術和低温技術的發展促進了航天的發展。上述科學技術在航空和航天的應用中相互交叉和滲透，產生了一些新的學科，使航空和航天科學技術形成了完整的體系。 ^[3] 

航空的發展大大改變了交通運輸的結構。空中運輸為人們提供了一種快速、方便、安全且舒適的旅行手段。國際航班已經取代了遠洋客輪，成為人們洲際往來的主要工具，密切了世界各國的聯繫和交往。國內航線的航空運輸在發達國家和發達地區已經可以和鐵路運輸相抗衡，而且加快了發展中國家邊遠地區的開發與發展。通信衞星和大型客機被認為是現代社會的兩個重要支柱。航空在工農業方面的應用也是有目共睹的，如輕型飛機等廣泛用於空中攝影、大地測繪、地質勘探和資源調查，還可用於播種施肥、除草滅蟲、森林防火和環境監測與保護等。 ^[1] 

航天技術與其他科學技術相結合開創了許多新的商業途徑，產生了巨大的經濟和社會效益。最典型的例子是衞星通信，具有距離遠、容量大、質量好、可靠性高和靈活機動的特點，已經成為現代通信的重要手段。20世紀80年代初，通信衞星就承擔了一多半的國際電信業務和幾乎全部的洲際電視傳輸業務。在中國，通信衞星使廣播電視村村通工程得以實現，居住在偏遠地區的人民聽到了廣播，看到了電視。衞星導航技術除軍事用途外，利用其全天候、全球和高精度的優勢，廣泛地用於船舶導航、海洋調查、海上石油鑽探、大地測繪和搜索營救等民用領域。氣象衞星提供的高精度氣象預報，對預防颱風、暴雨等自然災害有着非常積極的作用，有助於國民經濟的健康發展。其他測地和海洋衞星已成為普查地球和海洋資源的最迅速、最有效和最經濟的手段，還能協助監視自然災害和環境污染等。 ^[1] 

航空航天技術通過新技術、新產品、新材料、新工藝以及新的管理方式向國民經濟的其他部門轉移，帶動相關產業的發展，產生十分可觀的間接經濟效益。 ^[1] 

航空航天為科學研究的發展做出了重要貢獻。航空技術為人類提供了從空中觀察自然界的條件。航天技術開啓了從太空觀測、研究地球和整個宇宙的新時代。通過航天活動獲得的有關地球空間、行星際空間、太陽系和宇宙天體的豐富信息，更新了人類對地球、行星和宇宙的認識，推動了天文學、空間物理學、高能物理學和生物學的發展，形成了一些新的學科分支。空間實驗室的特殊環境，可以被用於開展許多在地球上無法完成的物理、化學、生物、醫學、新材料和新工藝等方面的綜合研究工作。 ^[1] 

航空航天產品是附加值很高的高新技術產品。就航空產品而言，美國F - 16戰鬥機1 kg質量的價格是1 kg白銀價格的20倍，相當於1 kg黃金的25%，遠高於船舶、汽車和計算機的單位價格。如果按美國B- 2A戰略轟炸機的價格來算，飛機質量50000 kg，單價20億美元，折算單位質量價格為黃金的3倍。 ^[1] 

航空航天產業已經成為部分發達國家經濟的重要組成部分。在製造業中，航空航天業對美國的貿易平衡貢獻最大，每年達到數百億美元的貿易順差。美國航空工業是美國國防工業的核心，是世界上最強大的航空工業部門。另一些國家也開始重視航空航天工業的發展，如韓國就已經把航空航天工業確定為優先發展的高技術產業。 ^[1] 

中國是世界文明古國，中國的風箏和火箭是世界公認的最古老的飛行器。燦爛的中國古代文化與其他國家的古代文明一起，共同孕育了現代航空航天技術的萌芽。在近代中國的屈辱歷史中，中國的工業化水平遠落後於西方國家。新中國成立後，中國的航空航天工業開始快速發展。經過半個多世紀的努力，基本建成了中國的航空航天工業體系。航空航天工業在國防和經濟建設中發揮着越來越重要的作用。”飛豹”戰鬥轟炸機和“神舟”號系列載人試驗飛船的成功，標誌着中國的航空航天工業進人了一個新的發展時期。 ^[4] 

從1910年清政府開始籌辦飛機修造廠到1949年，舊中國只有十多個設備相當簡陋的航空工廠，修理、裝配、設計和製造過少量飛機。當時所有原材料、機載成品和設備均依賴外國進口，根本沒有自己獨立的航空工業，更談不上航空科研體系。 ^[1] 

新中國成立以後，1951年4月17日，中央軍委和政務院頒發了《關於航空工業建設的決定》。對新中國航空工業建設的任務、方針、組織領導等，做出明確規定。4月18‘日，中共中央決定在原重工業部設立航空工業局。經過50餘年的建設，中國的航空工業從修理到製造，從仿製到自行研製，已經形成了具有相當規模和基礎、配套齊全的航空科研設計、製造和試驗的工業體系。航空工業已成為中國國民經濟中技術密集的新興產業之一。 ^[1] 

儘管總體上中國的航空工業與發達國家之間還存在較大差距，但50多年來，中國先後建立了飛機、發動機、航空電子、軍械武器、儀表等專業設計研究機構，建立了空氣動力、強度、自動控制、材料、工藝、試飛和計算技術等專業研究試驗機構。中國航空科研的技術手段不斷更新、試驗設備日臻完善，已建成了一批技術先進的風洞試驗設施、飛機全機靜力試驗室、發動機高空模擬試車台和飛行試驗實時數據採集和處理系統等。 ^[1] 

代表中國航空技術發展的產品主要有軍用飛機、民用飛機、戰術導彈、航空發動機、機載設備和以各種機動車為主的民用產品。 ^[1] 

新中國的航天工業起步於1956年。當時中國的經濟還很落後，工業基礎和科學技術力量也相對薄弱，為了把有限的人力、物力和財力集中使用到國家最重要、最急需、最能影響全局的地方，黨和政府決定重點發展以導彈、原子彈為代表的尖端技術，隨後大力發展運載火箭和人造地球衞星等航天技術，這就是中國的“兩彈一星”工程。40多年來，中國在導彈武器、運載火箭、人造地球衞星和載人航天方面取得了輝煌成就，航天工業為中國的國防建設做出了巨大貢獻。 ^[5] 

世界上第一個科學思考和研究飛行的是意大利文藝復興巨匠達·芬奇，他不僅是畫家、學者，也同時是航空科學先驅，是世界上公認的第一位以科學方法和科學知識研究飛行的偉大學者。 ^[6] 

達·芬奇觀察到，鳥喜歡逆風飛行，翅膀總是與風的方向有一定的角度。他認為鳥的升力是來自於鳥翅膀對空氣壓縮後空氣產生的反作用力。這一結論比牛頓的作用力與反作用力理論整整早了200年。達·芬奇對飛行問題研究的另一重大貢獻是，他認為在研究鳥飛行的同時，還必須研究鳥飛行的環境，即流動的空氣或風對鳥飛行的影響，而空氣的運動特性可以通過水的流動來模擬研究。這就是現代航空飛行必須開展的“風洞”或“水洞”試驗。 ^[6] 

氣球是輕於空氣的飛行器，比飛機早100多年問世，在飛機問世之前成為人類探索天空的先導。發明熱氣球的是法國的蒙哥爾費兄弟。1783年，兄弟二人用麻布和紙製成一個直徑達10m的熱空氣氣球，以燃燒濕稻草和碎羊毛產生的熱空氣充滿氣球，經過試驗和多次改進，於1783年6月14日在昂諾內省首次升空。 ^[6] 

飛機的發明人是美國的萊特兄弟。從1899年開始，萊特兄弟先後研製了三架滑翔機。前兩架滑翔機滿意地解決了飛機的穩定和操縱問題。1901年9月至1902年8月間，他們共進行了幾幹次有關機翼升力、阻力、翼型的試驗研究。利用獲得的精確數據，他們製成了第三號滑翔機。通過飛行試驗，為他們研製動力飛機提供了直接依據。在第三號滑翔機基礎上，萊特兄第研製了第一架有動力飛機——“飛行者一號”。 ^[6] 

第二次世界大戰結束帶來民用航空運輸的興旺發達。1946年，全球空運旅客達1800萬人次，其中三分之二是美國國內航空公司運送的。但當時飛機使用的是活塞式發動機，飛行但，飛行高度低，易受大氣亂流影響，乘客體驗非常不好。 ^[6] 

第二次世界大戰時期因軍事需要興建的大型機場為戰後民航迅速發展創造了良好環境，噴氣發動機的出現適時為民航機噴氣化奠定了基礎。噴氣機投入使用是民航技術的一次躍升，不僅使民航飛機的速度提高，而且使飛行高度跨舉到平流層，提升了飛行的安全性和舒適性。 ^[6] 

航天技術是現代科學技術的結晶，它以基礎科學和技術科學為基礎，彙集了20世紀許多工程技術的新成就。力學、熱力學、材料學、醫學、電子技術、光電技術、自動控制、噴氣推進、計算機、真空技術、低温技術、半導體技術、製造工藝學等對航天技術的發展起了重要作用。這些科學技術在航天應用中互相交叉和滲透，產生了一些新學科，使航天科學技術形成了完整的體系。航天技術不斷提出的新要求，又促進了科學技術的進步。 ^[6] 

18世紀，印度軍隊在抗擊英國和法國軍隊的多次戰爭中曾大量使用火箭並取得良好的效果，由此推動了歐洲火箭技術的發展。 ^[6] 

19世紀末20世紀初，隨着科學技術的進步，近代火箭技術和航天飛行發展起來，先驅者的代表人物有蘇聯的齊奧爾科夫斯基、美國人戈達德和德國奧伯特。 ^[6] 

齊奧爾科夫斯基畢生從事火箭技術和航天飛行的研究。在他的經典著作中，對火箭飛行的思想進行了深刻的論證，最早從理論上證明用多級火箭可以克服地心引力進入太空。他建立了火箭運動的基本數學方程，奠定了理論基礎。首先提出了使用液體推進劑火箭的觀點，經過了短短的30年就實現了。他預想到現代火箭的真實結構，並論述了關於液氫與液氧作為推進劑用於火箭的可靠性，還設想用新的燃料(原子核分解的能量)來作為火箭的動力。他具體地闡明瞭用火箭進行航天飛行的條件、火箭由地面起飛的條件、人造地球衞星及實現飛向其他行星必須設置中間站的設想。他還提出過許多的技術建議，如建議用燃氣舵控制火箭，用泵來強制輸送推進劑，以及用儀器自動控制火箭等，都對現代火箭和航天飛行的發展起了巨大的作用。 ^[6] 

戈達德博士在1910年開始進行近代火箭的研究工作。他在1919年的論文中提出了火箭飛行的數學原理，指出火箭必須具有79km/s的速度才能克服地球的引力。他認識到液體推進劑火箭具有極大的潛力，1926年3月成功研製和發射了世界上第一枚液體推進劑火箭，飛行速度達103kmh，上升高度12.5m，飛行距離56m。 ^[6] 

奧伯特教授在他1923年出版的書中不僅確立了火箭在宇宙空間真空中工作的基本原理，而且還説明火箭只要能產生足夠的推力，便能繞地球軌道飛行。同齊奧爾科夫斯基和戈達德一樣，他也對許多種推進劑的組合進行了廣泛的研究。 ^[6] 

真正意義的近代火箭出現在第二次世界大戰中的法西斯德國。早在1932年德國就發射了A2火箭，飛行高度達3km。1942年10月成功發射V-2火箭(A4型)，飛行高度85km，飛行距離190km。V-2火箭的發射成功，把航天先驅者的理論變成現實，是現代火箭技術發展史的重要一頁。 ^[6] 

1945年5月，德國戰敗，蘇聯俘虜部分德國火箭技術人員，繳獲了幾枚V-2火箭和有關技術資料。在此基礎上，1947年蘇聯仿製V-2火箭成功。1948年自行設計了P-1火箭，射程達300km。1950年和1955年蘇聯又先後研製成P-2和P-3火箭，射程分別達到500km和1750km。1957年8月，蘇聯成功發射兩級液體洲際導彈P-7，射程8000km。1957年10月4日，經過改裝的P-7成功將世界上第一顆人造地球衞星送上太空，從而揭開了現代火箭技術新的一頁。蘇聯由於發射多種航天器的需要，先後研製成功“東方”號、“聯盟”號、“宇宙”號、“質子”號、“能源”號等多種型號的運載火箭，可將100多噸的有效載荷送入近地軌道。 ^[6] 

二戰後，美國俘虜了以馮・布勞恩 ^[7]  為首的德國火箭專家，繳獲了100餘枚V-2火箭。美國陸軍在布勞恩的幫助下於1945年成功發射了V-2火箭，1949年開始研究“紅石”彈道導彈，1954年制訂人造衞星計劃，1958年2月1日“丘比特”C火箭成功發射美國第一顆人造衞星，美國為發射多種航天器的需要，先後研製成功“先鋒”號、“丘諾”號、“紅石”號、“偵察兵”號、“大力神”號和“土星”號等運載火箭。 ^[6] 

法國從20世紀50年代開始自行研製探空火箭和導彈，並在此基礎上研製“鑽石”號運載火箭。1965年11月至1967年2月，法國“鑽石”號火箭將A-1、D-1人造衞星送入太空。法國積極推動西歐國家聯合發展歐洲航天事業，它是歐洲空間局的主要成員國，並承擔“阿里安”號運載火箭的大部份研製工作。 ^[6] 

歐空局正式成員國有比利時、丹麥、法國、原聯邦德國、愛爾蘭、意大利、荷蘭、西班牙、瑞典和英國;非正式成員國有奧地利和挪威;加拿大為觀察員國。由歐空局研製的“阿里安”1號運載火箭於1979年12月24日首次發射成功。迄今已研製有“阿里安”1號至5號共五種基本型和多種改進型火箭。 ^[6] 

日本自1963年開始研製“謬”系列固體運載火箭，共有四代。1970年日本宇宙開發事業團決定引進美國“德爾塔”號運載火箭技術，以發展本國的N運載火箭。1975年9月，日本首次用N-1火箭成功地發射了“菊花”1號技術試驗衞星，1994年試驗成功帶有氫氧燃料裝置的N-2火箭。 ^[6] 

印度自行研製成功運載火箭系列SLV、ASLV、PSLV和GSLV。2001年4月同步軌道衞星運載火箭GSLV發射成功。 ^[6] 

此外，英國、意大利、加拿大、印度、巴西、以色列、韓國、朝鮮等國均有利用本國製造或租用他國運載火箭來發射人造衞星的能力。 ^[6] 

人造地球衞星的設想早在1945年就出現，當時美國海軍航空局着手研究種把科學儀器送入太空的衞星。次年，美國陸軍航空局在審查“蘭德計劃中一項類似的研究報告中，就有“實驗性環球空間飛行器”的初步設計。現代科學技術和一系列大功率運載火箭的發展，為人造地球衞星的研製和發射打下了堅實的基礎。 ^[6] 

1957年10月4日，蘇聯用“衞星”號運載火箭把世界上第一顆人造地球衞星送入太空，衞星呈球形，外徑0.58m，外伸4根條形天線，重83.6kg，衞星在天上正常工作了3個月。同年11月3日，蘇聯發射了第二顆衞星，衞星呈圓錐形，重508.3kg，這是一顆生物衞星，除了利用小狗“萊伊卡”做生物生存實驗外，還用於探測太陽紫外線、X射線和宇宙線。按照今天的標準衡量，蘇聯的第一顆衞星只不過是一個伸展開發射機天線的圓球，但它卻是世界第一個人造天體，把人類幾千年的夢想變成現實，為人類開創了航天新紀元。 ^[6] 

人造地球衞星出現之後，20世紀60年代蘇聯和美國發射了大量的科學實驗衞星、技術實驗衞星和各類應用衞星。20世紀70年代軍、民用衞星全面進入應用階段，並向偵察、通信、導航、預警、氣象、測地、海洋和地球資源等專門化方向發展，同時各類衞星亦向多用途、長壽命、高可靠性和低成本方向發展。20世紀80年代後期興起的單一功能的微型化、小型化衞星是衞星發展上的新動向，這類重量輕、成本低、研製週期短、見效快的小型衞星將是未來衞星的生力軍。除美、俄外，中國、歐洲航天局、日本、印度、加拿大、巴西、印尼、巴基斯坦等都擁有自己研製的衞星。 ^[6] 

“顛覆性技術”的概念最早於1995年在《哈弗商業評論》中提出，指能夠建立新技術和新市場的突變式技術。2016年國務院發佈的“十三五”科技創新規劃中也提到要“構造先發優勢”，重視顛覆性技術的作用。趙羣力表示，顛覆性技術風險高，研發週期長，但卻是航空裝備升級換代的決定性力量。 ^[8] 

高超音速指物體的速度超過5倍音速。高超音速飛行器採用的超音速衝壓發動機被認為是繼螺旋槳和噴氣推進之後的“第三次動力革命”。美國、俄羅斯、法國、日本、印度等國正不斷開展實驗。 ^[8] 

2013年，美國軍方最新研發的實驗型高超音速飛機X-51A以5倍多音速的速度飛行了3分多鐘；2014年，美國國防部先進研究項目局（DARPA）啓動了“高超音速吸氣式武器概念（HAWC）”和“戰術助推滑翔系（TBG）”這兩個項目。 ^[4] 

高超音速技術將主要用於運輸、攻擊、ISR、進入空間等。預計2020年，美軍可掌握高超聲速導彈的技術；2030年掌握有限用途和使用次數的高超聲速飛機技術；2040年掌握可多次、長時間使用高超聲速飛機技術。 ^[8] 

這個無人機絕不是僅僅指網上有出售的那些遙感小型無人機，這項技術在軍事和商業領域都有很大的應用前景。 ^[8] 

2016年6月，美國辛辛那提大學開發的“阿爾法”（ALPHA）智能超視距空戰系統通過了專家評估，並在空戰模擬器環境下，擊敗了有着豐富經驗的退役美國空軍上校吉恩·李。 ^[8] 

變體飛機，既變形飛機，指飛行器在飛行過程中可以改變形狀，有效地實現外形的分佈式連續式變形，以適應寬廣變化的飛行環境，完成各種任務使命。2015年5月，美國柔性系統公司（FlexSys）的分佈式柔性變形機翼技術取得重大進展，使用這種技術的變形襟翼在“灣流”III飛機上的偏轉角（固定設置）達到預期的30度，併成功驗證了飛行性能。 ^[8] 

高速直升機是指保留直升機的飛行特徵，且巡航速度達到400至500千米每小時的直升機，運輸效率和機動性優越。直升機的巡航速度一般為每小時200至300千米。美國從20世紀五六十年代開始探索高速直升機，歐洲、俄羅斯也在積極推進。最新進展中，值得關注的有西科斯基、貝爾直升機公司以及極光公司的三個方案。 ^[8] 

在西科斯基/波音的SB-1方案中直升機最大起飛重量約為13.6噸，可在高温、高原環境下搭載4名機組成員和12名全副武裝的士兵，最大飛行速度能夠達到250節（463千米/時）。第二大方案是貝爾直升機公司V-280方案，採用傾轉旋翼設計，設計速度達280節，航程800海里，可乘坐4名機組人員及14名武裝人員，有效載荷為12000磅，計劃2017年首飛。極光公司的“雷擊”方案，設計的持續飛行速度達到556-741千米/小時，懸停效率不低於75%；巡航狀態升阻比不低於10，有用載重（燃油和有效載荷）不低於總重的40%，有效載荷不低於總重的12.5%。 ^[8] 

偽衞星技術可以使對位置測算的精確度更高，負責實時接收GPS信號並測出偽距誤差，把誤差數據提供給本地用户，用户則以此更正自己測得的偽距，使計算出的位置精度更高。方案包括英國“西風”太陽能無人機，巡航高度為7萬英尺（21336米），續航時間可達3月，可攜帶有效載荷5公斤。據説英國國防部已經訂購了兩架，計劃2016年首飛。美國的“禿鷹”太陽能無人機概念方案中，無人機能攜帶1000磅、5千瓦的載荷，最長可以在空中連續工作5年，但由於技術難度太大，項目已經終止。 ^[8] 

1990年代，軌道科學公司就改裝了洛克希德公司（現洛克希德·馬丁公司）研製的三發動機寬體噴氣式客機L-1011，來發射“飛馬座”火箭，其近地軌道運載能力443kg，成功發射過幾十次。 ^[8] 

2002年，DARPA啓動“空中發射輔助太空進入（ALASA）”項目，目標是在24小時內將100磅衞星發射進入地球低衞星軌道，而且每次發射成本不超過100萬美元。 ^[8] 

分佈式混合電推進系統，是指通過傳統燃氣渦輪發動機為分佈在機翼和機身的多個電機/風扇提供電力，並由電機驅動風扇提供絕大多數或全部的推力的新型推進系統。這項技術的最大優勢是能極大地降低推進系統燃油消耗量和各種排放，並且減少噪聲，對商用或軍用飛機都有應用價值。歐洲、美國政府都將分佈式混合電推進系統視為潛力技術，在2030年後投入使用。 ^[8] 

NASA的X-57分佈式電推進技術驗證機將在2017年首飛。空客已經開始研究基於分佈式混合電推進系統的翼身融合飛機方案。 ^[8] 

1990年代，美國空軍啓動了基於氧碘激光器的ABL和ATL機載激光武器研究計劃，用於戰區彈道導彈助推段防禦及其他戰術目標防禦，具有反衞星能力。2010年，由於試驗未達到預期目標，以及使用維護上的諸多困難，空軍停止了這項計劃。儘管如此，美國在目標搜索與跟蹤、激光大氣傳輸補償、抖動控制和高能激光束管理等方面取得了重要進展。 ^[8] 

材料對航空設備的更新與完善至關重要。計算材料技術的主要用途是，可以通過理論模型和計算，預測或設計材料結構與性能，從而大幅提高新材料的研發效率，並且可以按照特定的要求設計出滿足工程需要的特種材料和超材料。 ^[8] 

其關鍵技術是材料建模技術、材料仿真技術、材料數據庫。2011年，奧巴馬政府曾正式決定進行材料基因組計劃，目標是將新材料的研發週期縮短一半。美國奎斯泰克（Questek）公司已經使用計算材料技術開發新型材料。2014年，該公司開發出多種高性能結構鋼且在飛機上得到應用。 ^[8]