高中生航空航天工程概述
航空航天工程师设计和建造在空中和太空中飞行的飞行器。尽管工作描述听起来很简单，但这两个目标（空中飞行和太空飞行）催生了大量的子领域，帮助研究人员将挑战分解为各个组成部分。流体力学、推进、材料、航空电子设备和气动声学只是航空航天工程领域众多研究领域中的一小部分。事实上，大多数专业航空航天工程师都在一两个领域高度专业化，这使得航空航天工程成为必然的协作工作。

为什么高中生应该探索航空航天工程
在高中阶段，没有必要考虑专门研究航空航天。由于航空航天工程是多方面的，并且与许多不同的学科有重叠，高中生可以从多种角度学习该学科，并将其作为一个框架来同时探索多种兴趣。例如，如果您对材料和机械工程感兴趣，并且对航空充满热情，那么应对航空航天挑战可能是一种令人兴奋的方式，可以将您的个人技能提升到一个新的水平，并练习同时使用多种技能。

早期进行航空航天研究经验的好处
除了参与航空航天工程研究项目所需的高级数学和物理水平外，尖端航空航天研究实验室的很大一部分位于国防部门，因此需要安全许可才能进入。这对于高中生来说寻找探索航空航天研究的机会相当具有挑战性。然而，能够找到并抓住这些机会的学生在申请学院和大学时可以更好地展示他们对航空航天工程的兴趣和承诺的深度。
除了大学录取结果之外，在高中期间参与航空航天研究还可以帮助学生探索和明确他们的长期学术和职业抱负。毕竟，一旦您实际参观了航空航天研究实验室的内部，将未来的自己想象为一名航空航天工程师就会变得容易得多。
考虑到所有这些，我们整理了这份机会清单，希望高中生能够利用它获得航空航天工程研究的真实实践经验。在这些项目中进行研究使学生能够深入参与实践项目，与专业人士一起工作，并将理论知识应用于现实场景。
顺便说一句，如果您对航空航天工程研究感兴趣，您可能也会对我们的航空航天工程实习、机械工程高中实习和天体物理学暑期项目列表感兴趣。

高中生的最佳航空航天工程研究机会 
1. 空军研究实验室（AFRL）学者计划
AFRL是美国空军部的研发部门。每年，全国各地的 AFRL 实验室都会欢迎在校大学生、应届毕业生和少数高素质高中生，完成基于研究的实习。这些实验室配备了先进的数据采集系统，对于监测、控制和分析实验装置至关重要。选定的实习生将获得与 AFRL 研究人员和工程师一起从事尖端航空航天项目的实践经验。 2026 年夏季课程接受实习生的项目包括“高功率高频电子设备的电子级介电集成”、“声学和雷达被动测向”、“电力推进推进器控制”等等！所有实习均在美国各地的空军基地亲自进行
在申请过程中，候选人可以在每个地点选择最多三个他们有兴趣加入的项目。可以申请多个地点，但需要单独申请。 2026年夏季研究实习申请开放时间为2025年10月10日至2026年1月10日。除了选择您认为最有趣的三个项目外，您还将被要求：
• 最新简历
• 推荐信（通过申请系统直接向推荐人索取）
• 联系方式和人口统计信息
• 论文回复
• 成绩单（鼓励 GPA 3.0 或更高）
• 美国公民身份证明
决定将在申请结束后 6-8 周内公布。选定的学者可能需要获得政府秘密安全许可或绝密安全许可。参与者每周将获得 492.40 美元的津贴（高中生实习生）。

2.地平线学术研究计划（HARP）
竖琴为对航空航天工程相关社会科学和 STEM 科目感兴趣的高中生提供为期三个月的 100% 在线研究机会。参与者可以在教员的监督下获得项目支持，强调直接沟通对于研究助理奖学金和潜在项目询问的重要性。在秋季、冬季、春季或夏季课程中，参与者有机会与顶尖研究机构的教师和研究生学者合作。 HARP 为学生提供了探索所提供的 15 个科目之一的研究主题的空间，并撰写 20 页的研究论文，为大学申请提供帮助。许多参与者还提交了他们的研究论文以在高中学术期刊上发表。学生受益于较高的师生比例（1:6 至 1:1），使他们通过 HARP 进行的 20 次课程成为长期指导的开始。
HARP 提供两种类型的项目：地平线研讨会将学生安排在小型（4-6 人）虚拟课程中，由经验丰富的大学水平教师授课。另一方面，他们的地平线实验室将学生与博士研究人员联系起来进行个性化会议。大多数科目仅以研讨会或实验室形式提供，因此您可以从主题列表中进行选择，同时牢记最适合您需求的学习方式。以下是他们提供的课程的一些示例：
• 流体动力学和物理（实验室）
• 环境健康与工程（研讨会）
• 网络安全（研讨会）
• 算法和数据结构（研讨会）
共有 12 个研讨会和 17 个实验室。
• HARP 的申请具有竞争力；候选人的未加权 GPA 必须为 3.67（或更高）。

3. 莎莉莱德科学院
Sally Ride是一位开拓性的宇航员和物理学家，并于 1983 年成为第一位进入太空的美国女性。2009 年，她在加州大学圣地亚哥分校建立了 Sally Ride 科学学院，以延续她好奇学习的传统。该项目向 3 至 12 年级的学生开放，提供 1 至 4 周的在线和面对面课程。 2026 年版计划将于 7 月 7 日至 25 日举行。
通过各种科学和工程主题的课程，包括“Space Out”航空航天课程，该计划旨在鼓励学生保持对 STEAM 领域的兴趣，并向他们介绍令人兴奋的未来职业道路。

4. 南加州大学维特比 SHINE 项目
南加州大学维特比工程学院的下一代工程夏季高中强化课程 ( SHINE ) 是为高中生提供为期七周的研究指导。了解控制系统对于各种研究机会至关重要，尤其是在航空航天工程项目中。目前在线提供的信息自 2023 年届会以来尚未更新。然而，在那年夏天，学生们在南加州大学维特比分校的 41 个不同实验室进行了研究，其中包括 Mitul Luhar 博士的流固相互作用实验室中的一个有关流量控制和减阻的航空航天工程项目。 （可以在此处查看更多实验室和项目）。
该计划 2026 年会议的日期尚未公布。不过，根据往年的情况，申请截止日期可能会在二月左右，项目可能会在六月和七月进行。过去的选拔轮次要求学生提交高中的正式成绩单，并且 GPA 至少为 3.4（满分 4.0）。
据报道，SHINE 的全额学杂费约为 5,750 美元，并提供基于需求的经济援助。

5. NASA 高中实习
尽管NASA 的实习计划主要针对大学生和毕业生，但他们每年都会向高中生提供少量实习机会。这些实习使学生能够将理论知识应用到现实世界的项目和研究中。 要查看它们，请转到此页面并单击“搜索此列表”，然后输入您的成绩编号（9、10、11 或 12）并按 Enter 键。非高中机会也可能出现；为确保您符合资格，请仔细检查您的年级是否出现在“学术水平”列中。 2026 年夏季，多个 NASA 实习项目将向在校高中生开放。所有实习都是亲自进行。虽然大多数实习都是在航空航天工程领域，但其中一些实习是与航空航天相关的机械工程或气候主题。以下是 2026 年向高中生开放的 NASA 实习的一些示例：
• 气动冲击系统 - 方法和开发（阿拉巴马州马歇尔太空飞行中心）
• 空间核推进材料加工（阿拉巴马州马歇尔太空飞行中心）
• 激光雷达设计与开发（马里兰州戈达德太空飞行中心）
• 气候变化研究计划实习 - GISS（戈达德空间研究所，纽约）
• 气候变化研究计划实习 - GSFC（戈达德太空飞行中心，马里兰州）
2026 年夏季实习申请截止日期为 2 月 28 日。 NASA 的所有实习均由 NASA 的 STEM 参与办公室组织。高中申请者必须年满 16 岁，持有美国公民身份，并且 GPA 至少为 3.0 / 4.0。大多数实习生都会收到津贴，所有实习生都有责任自行安排住宿。

6. 亚利桑那大学夏季工程学院（SEA）
SEA是一个在亚利桑那大学图森校区为高中生（9 至 12 年级）提供工程夏令营的项目。该计划的目标是通过实践研讨会和设计项目以及与亚利桑那大学工程系学生和教师的对话，向高中生介绍工程职业。该计划还结合了数据科学技术来分析复杂的数据集并支持各种工程项目。
2026 年计划分为 7 个单独的、为期一周的计划，其中一些是日营，另一些是住宿：
• 第 1 周：6 月 9 日至 12 日
o 恢复和改善可持续基础设施：日间营
• 第 2 周：6 月 16 日至 16 日
o 工程领域的女性：日间营
• 第 3 周：6 月 22 日至 26 日
o 探索工程 I：住宿营
• 第 4 周：6 月 29 日至 7 月 3 日
o 探索工程 2：住宿营
• 第 5 周：7 月 7 日至 10 日
o 半导体设计、制造和应用：日间营
• 第 6 周：7 月 14 日至 18 日
o 可持续环境：日间营
• 第 7 周：7 月 21 日至 25 日
o 接受挑战：日间营
日间夏令营费用为 350 美元，对于图森或图森附近的学生来说是绝佳的机会。住宿营地的费用为 750 美元。申请基于需求的奖学金的截止日期是 2026 年 4 月 15 日。

7. 麻省理工学院海狸工厂夏季学院（BWSI）
BWSI是麻省理工学院为高中生（9 至 11 年级）开设的项目。该计划组织免费的在线技术课程，以及为少数学生在麻省理工学院校园参加为期一个月的面对面暑期课程。基于模型的系统工程（MBSE）是这些课程中使用的关键框架，特别是在研究方法和实验室设施开发中。 家庭年收入低于 15 万美元的学生也可免费参加面对面课程。然而，在为期四周的暑期课程期间，学生需自行负责住宿安排。申请暑期项目的截止日期是 3 月 31 日。
BWIS 的完整课程列表可在此处获取。对航空航天工程感兴趣的学生可能会特别喜欢以下选项：
• 自主飞行器赛车
• 无人机系统——合成孔径雷达
这两个选项都包括：
• 春季（二月至五月）在线课程向所有学生开放，无需申请
• 2026 年 7 月 7 日至 8 月 3 日在麻省理工学院进行为期 4 周的面对面课程。
o 注意：为了获得参加面对面暑期课程的资格，学生必须参加相应的在线课程！
由于课程由两个部分组成，因此参与 BWSI 的过程可能看起来很复杂。以下是 2026 年的时间表：
• 2025 年秋季：在线春季学期课程开放注册
• 2026 年 1 月中旬：学生收到在线课程的登录信息
• 2 月 3 日：在线课程开始
• 3 月 3 日：暑期学院开放申请
• 3月31日：申请暑期学院的截止日期
• 5 月 1 日：申请人收到录取决定通知
• 6月20日：在线课程结束
• 7 月 7 日至 8 月 3 日：面对面课程

8.安柏瑞德航空大学夏令营
安柏里德航空大学是一所高度专业化的学院，专门培养未来的飞行员和航空航天工程师。研究生在研究助理中发挥着至关重要的作用，为通常与其论文工作相关的项目做出贡献，并得到奖学金和助学金的支持。该大学为有兴趣在学术和/或专业领域探索航空和/或航天道路的高中生组织各种夏令营体验。训练营在佛罗里达州代托纳比奇或亚利桑那州普雷斯科特亲自进行。他们的营地产品包括：
• 航空航天工程
• 航空航天职业探索
• 无人机飞行探索
• 火箭推进工程
• 机器人和自主系统
• 还有更多！
每个夏令营在夏季持续约一周，但日期因夏令营而异。每个营地的费用也有所不同，大多数在 1,000 美元到 3,000 美元之间。年龄资格要求取决于您选择的营地。注册将于 2026 年 1 月 8 日开始。

航空航天工程新兴技术
人工智能和机器学习应用简介
随着人工智能（AI）和机器学习（ML）等新兴技术的融合，航空航天工程领域正在快速发展。这些技术有可能彻底改变航空航天系统的设计、开发和操作。人工智能和机器学习可应用于航空航天工程的各个方面，包括预测性维护、自主系统和数据分析。
人工智能和机器学习在航空航天工程中的一项关键应用是预测维护系统的开发。这些系统使用机器学习算法来分析来自传感器的数据并预测何时需要维护，从而减少停机时间并提高整体效率。例如，密歇根大学的研究人员正在开展一个项目，利用机器学习算法开发飞机发动机的预测维护系统。
人工智能和机器学习应用的另一个领域是自主系统的开发。无人机和自动驾驶汽车等自主系统依靠人工智能和机器学习算法来实时导航和做出决策。密歇根大学的研究人员正在开展一个项目，开发一种自主无人机系统，该系统可以使用机器学习算法在复杂的环境中导航。
人工智能和机器学习也被用于航空航天工程中，以分析大型数据集并深入了解复杂现象。例如，密歇根大学的研究人员正在开展一个项目，分析风洞数据，以深入了解流体-结构相互作用。

可持续航空航天工程研究
了解环境影响和轨迹演变
航空航天工程研究越来越关注可持续性，特别强调了解航空航天系统对环境的影响。研究领域之一是轨迹演化研究，这是了解航空旅行对环境影响的关键组成部分。
凝结尾迹是飞机发动机后面形成的凝结水蒸气的痕迹。它们会对环境产生重大影响，导致气候变化和空气污染。密歇根大学的研究人员正在开展一个项目，利用计算模型和实验数据研究轨迹演化。
另一个研究领域是可持续推进系统的开发。密歇根大学的研究人员正在开展一个项目，开发一种新型推进系统，该系统使用电动机和先进材料来减少排放并提高效率。
航空航天工程研究还侧重于了解航空航天系统从设计和开发到运行和处置的整个生命周期对环境的影响。密歇根大学的研究人员正在开展一个项目，开发生命周期评估工具，可用于评估航空航天系统对环境的影响。
总体而言，航空航天工程研究在理解和减轻航空航天系统对环境的影响方面发挥着关键作用。通过开发新技术和理解复杂现象，研究人员正在努力为航空航天业创造一个更加可持续的未来。

高中生如何准备航空航天工程？ 
有抱负的航空航天工程师的基本技能和知识
上面列出的许多机会向所有学生开放，没有学术先决条件。然而，一些更高级的课程专门寻找修过物理和微积分课程的学生，最好具有一定的编码和理论知识经验。此外，一些课程建议学生拥有使用 CAD（计算机辅助设计）的经验。除了技术要求之外，有抱负的航空航天工程师能够清晰有效地写作，并能够在独立工作和多学科团队环境中协作之间无缝切换，这一点也很重要。

发展高中研究技能
除了学术和交流要求之外，对研究和设计 (R&D) 流程的扎实掌握是帮助有抱负的航空航天工程师脱颖而出的最重要工具之一。本科生经常参与实践项目并与经验丰富的教师合作，通过各种研究计划和项目获得对航空航天工程的实际见解。虽然大多数高中都提供数学和物理课程，但掌握研发背后的原理和流程的最佳方法是在现实环境中获得实践经验（就像上面提到的机会之一）。

高中航空航天工程专业应该学什么数学？ 
数学在航空航天工程中的重要性
与许多工程学科一样，航空航天工程师严重依赖数学原理的应用来解决现实世界的问题。而且，在尝试应用这些原则之前，理解这些原则通常是一个很好的起点，特别是当这些问题与在空气或太空中飞行的物体有关时。

为高中生推荐的数学课程
微积分是所有有抱负的工程师的必备条件。如果您对航空航天研究感兴趣，那么您可能需要能够处理非线性变化率、航程/有效载荷权衡、轨道力学以及与动力系统相关的问题和现象。对于初学者来说，您需要扎实掌握几何、三角学和初级微积分。如果您有机会在高中期间完成微积分 I 和微积分 II，那么您将能够开始研究一些航空航天问题。之后，下一步（可能在学院/大学水平）将是学习微分方程、线性代数和多元微积分。