航天飞机返回再大气层的空气动力学问题，曾经耗费了科学家们多年的心血，作了约10万小时的风试验。空天飞机的空气动力学问题比航天飞机复杂得多。因为飞机速度变化大，赫数从0变化到25；飞行度变化大，从地面到几百公里的外层空间；返回再大气层时下行时间长，航天飞机只有十几分钟，空天飞机则为l～2小时。

在一化设计中，最复杂的是要使气与排气的几何形状，能随飞行速度的变化而变化，以便调节气量，使发动机在低速时能产生额定推力，而在速时又可降低耗油量，还要保证气有足够的刚度和耐温能，以使它在返回再大气层的过程中，能经受住速气和气动力的作用，这样才不致发生明显变形，才可多次重复使用。

2、计算空气动力学分析

3、发动机和机一化设计

空天飞机需要多次人大气层，每次都会由于与空气的剧烈而产生大量气动加，特别是以超音速返回再大气层时，气动加会使其表面达到极的温度。机温度约为1800c，机翼和尾翼前缘温度约为1460c，机下表面约为980c，上表面约为760c。因此，必须有一个重量轻、能好、能重复使用的防系统。

空天飞机的结构材料要求很。在飞行时，它和机翼前缘的表面温度可达2760c。这样，像航天飞机上的防瓦块式外衣，就不再适用了。科学家们研制了一新型复合材料来代替，并且在一些特殊位采用新型冷却装置，避免了温的伤害。

目前的航天飞机，由于受气动加的时间短，表面覆盖氧化硅防瓦即可达到满意的防效果，但对空天飞机则远远不够。如果单靠增加防层厚度来解决问题，则将使重量大大增加，而且防层还不能被烧坏，否则会影响重复使用。一个较简单的解决办法是在机、机翼前缘等局温区，使用传效率特别的来，以便把量转移到温度较低的位。更好的办法是采用主动式冷却防系统，也就是把机结构与防系统一化，即把机结构设计成夹层式或式，让推剂在夹层内或内动，使它走空气对结构外表面所生成的量。

机与机翼等温度最的位，要求采用碳复合材料，这复合材料表面有碳化硅涂层，重量轻，耐温能好。此外，还需要研究金属基复合材料，例如碳化硅纤维增的钛复合材料等。这材料应该兼有碳化硅的耐温能，又有钛合金的度特。

4、防结构与材料

较小；而火箭发动机自带氧化剂，可以工作在大气层内外，使用速度范围较广，但携带的氧化剂较笨重，比冲小。目前设想的空天飞机的动力一般为采用超音速燃烧冲压发动机火箭发动机或涡气冲压气火箭发动机的组合动力方式。但超燃冲压发动机的研制上存在相当多的技术问题，而多发动机的组合方式又使结构变得过于复杂和不可靠。

空天飞机在起飞上升阶段要经受发动机的冲击力、振动、空气动力等的作用，在返回再阶段要经受颤振、科振、起落架摆振等的作用。在这情况下，防系统既要保持良好的气动外形，又要能长期重复使用，维护方便，所以其技术难度是相当大的。

空天飞机在线

解决空气动力学问题的基本手段是风。目前，就连国也不备赫数可以跨越这样大范围的试验风。即使有了风还需要作上百万小时的试验，那意味着就是昼夜不停地试验，也需要费100多年的时间。于是，只能求助于计算机，用计算方法来解决，而对那维尔斯托克斯方程的求解目前尚存在许多理论上和计算速度上的问题。

空天飞机里安装了空气涡发动机、冲压发动机和火箭发动机三类发动机。空气涡气发动机可以使空天飞机平起飞。当时速超过2400公里时，就使用冲压发动机，它使空天飞机在离地面60公里的大气层内以每小时近3万公里的速度飞行。如果再用火箭发动机加速，空天飞机就冲大气层，像航天飞机一样，直接太空

当空天飞机以6倍于音速以上的速度在大气层中飞行时，空气阻力将急剧上升，所以其外形必须度线化。亚音速飞机常采用的翼吊式发动机已不能使用.需要将发动机与机合并，以构成度线化的整外形。即让前机容纳发动机人空气的气，让后机容纳发动机排气的。这就叫“发动机与机一化”。

为了满足空天飞机的防要求，目前正在研究用快速固化粉末冶金工艺制造纯度很、质量很轻的耐温合金。国已研制速固化钛硼合金，它在温下的度可达到目前使用的钛合金在室温下的度，这合金适宜用来制造机内层结构骨架。

空天飞机技术难度大，所需投资多，研制周期长，所以将来全尺寸样机研制，势必也会象空间站那样采取国际合作的方式。