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空氣動力分析
太空梭重返大氣層的氣動力問題，曾經耗費NASA科學家們多年的心血，進行了將近10萬小時的風洞測試。太空飛機的氣動力問題比太空梭要複雜許多。因爲太空飛機飛行速度變化極大，馬赫數從0〜25，在極音速範圍內；飛行高度變化也很大，從地面到幾百公里高的太空；重返大氣層時下降時間長，太空梭只有十幾分鐘，而太空飛機則爲l〜2小時。

風洞是解決太空飛機氣動力問題的基本方式，但目前就連美國也不具備馬赫數跨越如此大範圍的測試風洞設施。即使有了極音速風洞，還需進行上百萬小時的測試，既使以每天24小時持續不停的測試，也要花費將近100多年的時間，於是只能求助於高速電腦，以電腦模擬方式來解決。

舉升體設計
當太空飛機以馬赫6以上的速度在大氣層中飛行時，空氣阻力急劇上升，故其外型必須高度流線化，將發動機艙與機身整合為一，構成高度流線化的舉升體(Lifting Body)外形。機身前段整合發動機進氣道，後段機身整合發動機尾管。

在整合設計中，最複雜的是將進氣道與尾管的幾何形狀，能隨飛行速度的變化調整，以利調節進氣量，使發動機在低速飛行時能産生額定推力，而在高速飛行時亦可降低燃油消耗率，同時還要使進氣道有足夠強度及耐高溫需求，以期在重返大氣層的過程中，能承受高速氣流及氣動力熱的作用，才不致使發動機產生結構變形，如此發動機方可重覆使用。