近空间高超声速飞行器的一大特点和优势是可在近空间远程高速大机动飞行，飞行控制系统是实现这一目标的首要保证。然而，我国过去在近空间高超声速飞行器的飞行控制系统设计方面却欠缺理论与方法研究。2007年，国家自然科学基金委“空天飞行器的若干重大基础问题”重大研究计划对“高超声速飞行器智能自主控制理论和方法”进行了重点部署。
北京航空航天大学教授任章向《中国科学报》记者介绍，在计划支持下，项目组面向国家重大需求，从工程实践中所发现的基础问题出发，提出了一系列飞行控制新概念、新理论、新方法，突破了一系列关键基础技术，取得的研究成果在实际工程应用中起到重要支撑作用。
首先，提出了乘波体高超声速飞行器精细姿态控制的概念及方法。超燃冲压发动机的稳定工作对飞行器飞行姿态有着特殊的严格要求，一般的控制理论与方法设计难以满足这一要求。为此，项目组提出了乘波体高超声速飞行器精细姿态控制的新概念，丰富了高超声速飞行器飞行控制理论，创新了乘波体高超声速飞行器精细姿态控制系统设计方法。据悉，部分研究成果已应用于国家重点工程中某型乘波体高超声速飞行器原理验证机的飞行控制系统设计。
其次，提出了近空间高超声速飞行器模型迁移新概念和新方法。高超声速飞行器的研发是一种小批量多批次产品研发过程，根据模型迁移理论，在掌握上一批次（基本）飞行器动力学模型的基础上，可以只进行少量实验，应用模型迁移理论获得改进的新模型。项目组形成了一套基于模型迁移理论的动力学建模新方法，为高超声速飞行器在缺乏实验条件下的快速动力学建模提供了新的技术途径。
第三，提出了近空间高超声速飞行器多通道协调控制的新概念及方法。近空间滑翔式高超声速飞行器一般采用面对称升力体构型，必须采用特殊的飞行控制模式，造成控制通道间的严重耦合，而传统的方法已难以满足这一需求。为此，项目提出了多通道协调控制新概念和不可解耦条件下的多通道协调控制新方法，突破了传统的解耦控制设计套路。
第四，初步探明了近空间高超声速飞行器飞行姿态/气动力耦合机理。美国“猎鹰”计划的HTV-2连续试飞失败后，项目组深入分析，发现了在某些弹道的关键点上飞行姿态变量和气动参数耦合突然加重的特殊现象，初步探明了近空间高超声速飞行器飞行姿态/气动力耦合机理，为飞行弹道设计和状态/参数协调控制系统设计奠定了基础。研究成果为某专项工程验证机弹道设计提供了重要参考，有力地保证了其试飞成功。
第五，提出了乘波体高超声速飞行器/发动机的一体化控制新思想。研究人员分析并利用加速度变量的特殊性构建了基于加速度的一体化控制框架；解决了传统的动态特性依赖于切换时刻初始状态从而不便于控制设计的难题；设计了基于安全裕度的飞行器/发动机协调控制系统，在不改变原有飞控系统结构的前提下，可协调和保证飞行器的飞行性能和安全性。
第六，初步探明了可变体飞行器气动力非定常动态时变规律及其作用机理。发现了可变体飞行器典型变形过程中的非定常气动特性现象，获得了近空间宽广速域的有效可变体气动布局及其气动特性。从理论分析和风洞实验两个方面，在机理上给出了新解释，实现了可变体飞行器气动力非定常动态时变规律及其作用机理研究从亚—跨—超音速到高超音速的突破 。（陈思）
