问题背景：

可重复使用运载器、深空探测器在飞行过程中经历各种极端复杂环境，如高热强噪声环境、极静环境、极端高低温环境。在航天产品的研制、试验、测试、使用等各个环节中，获取飞行过程中的热环境、噪声环境、响应参数等信息对于航天结构设计、地面试验设计、仿真试验等非常关键，历史上存在由于对力热环境的认识不全面曾多次造成结构失效，甚至导致整个任务失败而发生的灾难性的事故。因此迫切需要针开展相关理论基础研究和关键技术攻关，解决极端复杂环境下参数先进测量技术，支撑我国航天事业发展。

关键突破点：

近年来随着新一代运载火箭等研究推动，大力发展了极端环境下的测量技术，涵盖了温度测量、热流测量、高温应变、高温或冲击振动、高温高频动态压力测量、高温气流脉动压力测量、低温脉动压力测量、声学参数、高精度运动、气动外形动态测量等各个技术。

在热流密度测量方面，国内主要有中科大的集总热容式瞬态辐射热流计、中科院力学所的高温壁面热流温度一体化传感器等。国内针对高量程、高响应、长时间工作的辐射热流测量需求，正在开展耐高温MEMS热流传感器的研制。

高温应变测量始终是极端环境测量的重要组成，在高温应变测量中，针对高温应变计在更高温度应用中局限，相应的光纤高温应变传感器、数字图像相关测量技术等在不断的研究发展中。

在动态压力测量方面，我国相继开展了常温环境条件下的激波动态压力测试技术、正弦动态压力测试技术和脉冲动态压力测试技术的研究。而在复杂环境下高频动态压力测试技术，脉动压力测试技术几乎处于空白。

在高温高真空环境下声学参数精确获取技术上，国内在激光多普勒测速法研究方向取得阶段性突破，在行波管中实现了声压量值的激光法溯源，技术指标与国际先进水平相当。航天领域声学参数的研究方向主要针对宽量程、高精度、复杂环境的军工特色测试需求，现有技术尚无法覆盖满足。

气动外形动态测量方面，国内静态测量已经拥有了较为成熟的技术，通过三坐标测量机等设备对烧蚀前后飞行器的几何外形轮廓进行检测，对飞行器的烧蚀量进行把握和评估。为保证飞行器的气动性能和命中准确度，复合环境气动外形动态测量技术的研究成为亟需解决的问题。

其面临的关键难点与挑战包括：

由于核心元器件、传感器受到国外限制，测试方法研究及测试校准体系构建等理论研究尚有不足，测量精度、测量范围方面尚不能满足未来航天产品的要求。

（1）特种传感器测量能力和精度与国外水平存在差距

针对航天复杂极端环境中的热、应变、磁、动态压力、真空度、微力以及高精度运动测量等参数传感器，国内均已开展了相关的研制，不过在测量能力和测量精度方面，与国外还存在较大差距，需要进一步开展相关技术研究。

（2）核心元器件研制能力薄弱。在中高端传感器芯片和测量设备上，国内与国外差距尤为明显，国内的传感器芯片多集中在中低端，高端产品进口占比较大。特别是基于激光、视觉、超声、红外等原理的高端测量设备几乎全部依赖进口，有数据显示，高端传感器芯片进口占比约80%，MEMS芯片占比基本达到100%。亟需开展核心元器件研制技术攻关，提升特种传感器测量水平。

（3）在测试方法研究及测试校准体系构建方面仍与国外存在较大差距。目前国内自主制定的相关测试标准、测试方法和测试规程较少，各单位普遍采用的方法是参照国外相关的标准规范，根据实际需求进行裁剪。由此导致各种测试方法的不一致性。而且大多数还停留在计量室的纯量值传递阶段，试验现场的校准还未受到重视。亟需建立国内相关测试标准，构建测试校准体系。

战略意义：

通过开展航天极端环境测试技术研究，实现对力、热、氧、噪声、等离子等单一极端环境影响因素或多物理场耦合的极端复杂环境影响因素下的热学、力学、声学、几何外形以及损伤状态的准确获取，可用于运载火箭、导弹、卫星等航天器的地面试验和飞行过程，一方面为航天极端复杂环境试验的结果分析提供更多、更可靠的支撑，另一方面为试验载荷环境的构建提供更加直接、准确的依据。