在過去的40年里，人們努力進入太空深處，完成更復雜任務(wù)的能力快速提升。人們幾乎每天都會發(fā)射地球軌道衛(wèi)星，且每年都會向太陽系內(nèi)其他行星發(fā)射星際探測器。航天器相當頻繁地發(fā)往國際空間站（ISS），空間飛行器的成功返回也變得司空見慣。
　　在軌運行階段結(jié)束時，航天器進入地球／行星大氣層，然后飛向著陸點完成其使命。因此，航天器以一預定速度在大氣層安全下降并著陸在地球／行星表面時，必須從高速狀態(tài)（相對地球為8~12km/s）充分減速。
　　這個問題對返回飛行器是一個巨大挑戰(zhàn)。在大氣滯止條件下，航天器的速度是高超聲速。因此，航天器速度的銳減導致其前緣產(chǎn)生一道強激波，并伴隨空間飛行器周圍氣體的劇烈加熱和壓強激增。結(jié)果，一旦進入大氣環(huán)境，航天器將遭遇一個非常復雜的熱化學流動環(huán)境，在這個環(huán)境中，由于流體溫度接近上千開爾文，所以向航天器的熱對流和輻射就十分值得關(guān)注。此外，在超級軌道速度下，輻射熱流量超過對流熱流量，防熱瓦發(fā)生燒蝕。這就需要對幾個學科進行詳細研究，例如氣動載荷、氣動加熱、飛行器穩(wěn)定性、導航、制導與控制以及著陸特性。
　　在此思想下，本書通過考慮適應不同空間任務(wù)需求的空間飛行器對高超聲速空氣動力學和熱力學的不同主題進行詳細闡述，這些飛行器包括乘員返回飛行器（CRV）、乘員探索飛行器（CEV）、取樣返回飛行器（SRV）和飛行試驗平臺（FTB）。
　　第一章介紹了高超聲速空氣動力學和熱力學的基本知識，詳細討論了高超聲速流場的幾個關(guān)鍵特征。例如，這一章展示了再入飛行器的大部分能量需要以熱能的形式耗散。但是以現(xiàn)有材料制成的飛行器，沒有能在吸收了其中一小部分熱量后還可以幸存的。這一關(guān)鍵設(shè)計問題在第二章做了詳細介紹，解釋了一個成功著陸如何讓絕大部分的能量損失加熱機體周圍的氣體而不是機體本身，并且揭示了高超聲速條件下的傳熱機制對設(shè)計理想的安全著陸方案十分關(guān)鍵的原因。第一章也指出，航天器進入一個行星大氣層所產(chǎn)生的幾乎所有關(guān)鍵熱傳遞問題都發(fā)生在連續(xù)流中。事實上，在返回軌道的決定性部分，流過一個鈍頭體的流場（回轉(zhuǎn)體或者機翼前緣）都有一道明顯的弓形激波，機身表面和激波之間有一個被離解和電離熱氣體充斥著的激波層，還有一個使氣體溫度急劇下降到飛行器表面溫度值的邊界層。之后，仔細討論了氣動系數(shù)符號和約定。最終，介紹了高超聲速空氣動力學和熱力學的流體動態(tài)特征數(shù)。
　　第二章給出了用以評估航天器返回過程中下降飛行軌跡和需要承受的相應的氣動熱載荷環(huán)境的數(shù)學模型。熱能通過邊界層內(nèi)化學成分的傳導和擴散以及鼻區(qū)附近激波層內(nèi)熱氣體的輻射傳遞到飛行器上，其中輻射的光譜范圍大部分在近紅外與紫外之間；同時熱量也會從飛行器表面以紅外到遠紅外的光譜范圍輻射出去，這使得激波層內(nèi)的氣體近乎透明（如壁面輻射冷卻）。本章討論了保護航天器從大氣層返回時強烈氣動加熱的熱防護系統(tǒng)（TPS）概念，給出了飛行器駐點處幾個頗為簡單的用以評估輻射和傳導（從流體到表面）熱流密度的工程關(guān)系式，這些熱流估算公式對于在早期設(shè)計階段開展必要的快速評估是非常基礎(chǔ)的。