近代，基于航空领域和航天领域的技术力量得到了充分的发展，而处于二者之间的空天领域，其特殊的战略价值至今还没有得到完全的利用，如何占据和开发航空航天结合领域，在低能耗的条件下实现快速全球多方位打击，提高空中生存能力，并可重复使用的理念成为现代航空航天技术领域关注的热点，环球滑翔飞行新概念即是在这样的背景下提出来的。所谓环球滑翔飞行，是指飞行器在火箭推力作用下达到100km左右的大气层边界高度和亚轨道速度后，脱离动力装置，冲出大气层在近似真空环境中进行最小能量最大距离的椭圆轨道式自由飞行，再入大气层后利用空气动力进行长时远距离滑翔飞行返回出发点实现环绕地球一周的无动力飞行。研究表明，环球滑翔飞行具有可对上(如卫星)、对下(如飞机、地面目标)进行多方位攻击；可快速对全球任意区域进行覆盖；40km高空以上长时高速机动飞行并以其非常规飞行轨迹达到有效抵御导弹防空系统攻击的独特优点。环球滑翔飞行可广泛用于实现多种功能，如空天领域的军事监视、干扰、侦察及攻击；有效威慑他国的国家应急战略储备等。　　 本文在对环球滑翔飞行概念及其科学内涵进行科学描述和阐释的基础上，以质心运动分析为主建立了环球滑翔飞行动力学模型；根据其特征飞行段(自由飞行和滑翔飞行)的特点，采用椭圆轨道理论和平衡滑翔条件假设推导建立了环球滑翔飞行运动近似解，分析了环球滑翔飞行的基本条件、环球滑翔飞行轨迹的影响参数及其影响规律、环球滑翔飞行轨迹的特点等飞行特性；结合球面三角理论和滑翔横程计算方法建立了环球滑翔飞行初始投送条件和飞行轨迹及其地理覆盖位置的近似关系式，为环球滑翔飞行轨迹规划提供了理论设计方法，并依此规划了多种环球滑翔飞行轨迹；以上述规划轨迹的控制变量变化规律作为参考，并基于数值的预测-校正方法，以分段制导的方式，通过控制变量参数化，采用Powell共轭方向法和探测搜索法相结合寻优的算法，研究了一种精确的、有效的、鲁棒性强并可重新配置的轨迹规划制导方法；并对环球滑翔飞行的基本热流特性进行了初步分析；最后，以环球滑翔飞行覆盖北美洲某一位置而后返回为例，依据轨迹规划设计和制导方法进行了仿真。　　 本文的创新之处在于首先从理论上分析了环球滑翔飞行的飞行航程、飞行时间、飞行高度、飞行纵程、飞行横程的影响参数和影响规律，认识了环球滑翔飞行轨迹的特点和飞行轨迹控制方法，并推导建立了环球滑翔一周的基本实现条件。其次从滑翔飞行滚转角为零和非零常数两种情况出发，分别建立了基于分段常滑翔角方法的平面滑翔飞行近似解和基于常滚转角控制方法的三维滑翔飞行近似解，并结合椭圆轨道理论和球面三角方法建立了相应两种情况的环球滑翔飞行轨迹规划解析方法。然后针对滑翔飞行具有覆盖和返回两个制导目标的特点，提出了基于预测-校正方法的分段制导思想，使用固定的攻角控制规律和无需反向的参数化滚转角控制规律，结合Powell共轭方向法和探测搜索法建立了环球滑翔飞行三维轨迹规划制导策略。最后建立了再入滑翔的两种主要方式-平衡和跳跃滑翔弹道的三维热流解析公式，比较分析了两者的热流特性，得到了控制三维滑翔热流的方法。