高超音速飞行器的关键技术有哪些？
目前应开展的主要研究和关键技术研究工作包括:
(1)高温气体动力学
高温真实气体效应是高超声速飞行器研制中必须考虑的重要问题。对于高温气体的非平衡流动问题，人们已经做了大量的研究。对高温气流中化学反应速率的认识不足，尤其是振动自由度激发、分子解离、表面化学反应等多种因素耦合在一起时。目前存在的主要问题是:高温气体的热力学特性、反应的速率常数和化学反应模型的选取，还存在一定的不确定性，会导致头部激波脱体距离、边界层速度剖面、密度剖面和表面热流等重要参数的预测出现偏差。
(2)超燃冲压发动机基础和新概念推进研究。
在所有能够促进吸气式高超声速飞行实现的关键技术中，推进技术占据首要地位。超燃冲压发动机的发展面临许多具有挑战性的技术问题，包括:超燃冲压发动机在整个宽工作速度范围内(尤其是马赫数超过8时)的内部流动、燃烧稳定性和过程优化、地面试验和精细流场诊断、飞行试验和数字仿真技术；重量轻、耐高温的发动机材料和有效的热管理技术:研究发动机新技术，验证飞行速度大于马赫数8时的发动机性能；发动机/飞机一体化设计方法研究(包括进气道/发动机/喷管组合；综合空气动力学和热防护:高升阻比和操纵稳定性特性之间的协调:空气动力特性和结构完整性设计:空气动力形状和有效载荷体积要求:多学科设计优化(MDO)整体优化等。)，实现实用化操作和高性能一体化设计飞机方案；如何从低速推进模式转换到高速推进模式，尤其是在变几何发动机的情况下，如何实现工况转换。
(3)新的防热隔热原理、材料和结构。
现有的飞机热防护系统大多是针对战略弹头的，其特点是外形简单、时间短、升温速率高。使用的主要方法是烧蚀热防护。新一代空天飞行器的热防护问题具有不同的特点:复杂的升力体外形、中低热流密度和长时间加热。为了获得良好的气动特性，一般需要采用非烧蚀热防护技术来保持飞行器外形不变，同时也要解决长时间连续飞行的内部隔热问题。建立了宏观热防护理论。非烧蚀防热技术:防热结构一体化设计技术:力和热共同作用下结构的动力响应特征和破坏机理等。防热隔热的各种原理，包括被动式(热沉、隔热、表面辐射)、半被动式(热管传导+辐射)、主动式(发汗、气膜、冷风对流)，都是值得深入探讨的。
在发动机热防护材料技术方面，重点是:主动冷却方式的燃烧室壁板材料和超低温推进剂贮箱材料，需要更耐久的被动冷却或主动冷却(即用冷却剂冷却)热防护系统；燃烧室必须主动冷却。尽管迄今为止已经对热保护系统的许多不同的候选设计进行了广泛的测试和研究，但是还没有找到能够完全满足各种操作要求的解决方案。
(4)变参数、快速响应、强鲁棒性和高效率的控制系统设计。
为了追求高升阻比和优良的机动性能，临近空间飞行器一般外形复杂，飞行过程中速度和空域变化较大。在不同的速度下，它们的气动特性(升阻比、稳定性和操纵性)也会发生很大的变化，这给飞行控制增加了新的困难。高机动性要求快速响应的控制系统和大的控制力以产生大的过载。
复合控制系统涉及大量关键技术问题，如复合控制系统工作模式的优化设计和仿真建模，控制发动机点火逻辑和控制循环的设计，侧向喷流直接力和喷流与主流场气动干扰效应的建模、分析和计算， 控制系统工作频率与舵系统带宽和弹性体频率的匹配，复合控制系统的风洞和地面模拟试验。
(5)高超音速飞行器的气动弹性。
现代高超声速飞行器飞行包线很宽，飞行高度和Ma数千差万别。为了增加机动范围，常常采用高升阻比的复杂构型。由于对结构重量的严格限制，大量使用超轻高韧性材料，增加了飞机/导弹的灵活性。高速飞行时气动加热现象非常突出，控制系统的作用越来越重要。与传统的亚音速、跨音速和超音速相比，这些因素引起的高超声速气动弹性在研究、实验和理论计算分析方法上都有很大不同。\空气/伺服/热弹性耦合因子变得非常显著，高超声速气动弹性成为一个不可忽视的重要研究课题，相关技术尚未成熟。
(6)多学科设计优化
高超声速飞行器必然由几个高度集成的设计系统组成，需要进行多学科的设计优化，以获得能够满足所有设计约束的坚实可靠的飞行器设计方案。飞机的外形将决定飞机的以下特性:飞机的结构形式；与机身结合的热防护系统的类型和所用的材料；飞行控制系统；飞行力学特性和飞行轨迹等。反过来，飞机的飞行轨迹将决定飞机上的气动加热和载荷，影响飞机的气动弹性力学特性、性能和重量。空气动力学和隐身也是交叉耦合的。多学科设计优化所需的几项能力仍处于不成熟状态。
(7)智能变体飞机技术
近空间飞行器从地面或运载平台起飞，穿越大气层飞行并执行各种任务，其飞行环境(高度、飞行马赫数等。)变化很大。固定外形的飞机很难适应如此大范围的环境参数变化并始终保持优异的性能。因此，应采用智能变形飞行器技术(MAT)。随着空气动力学、智能材料和控制技术的发展，这一想法正逐渐成为现实。
智能变形包括两层含义:变形的智能控制和基于智能材料和结构的变形实现。需要解决的关键技术问题有:可变形飞行器气动性能预测与气动布局研究，可变形飞行器总体与设计优化，变形前后飞行稳定性与操纵特性，可变形飞行器飞行控制技术，智能材料与结构应用技术。