高超音速飛行器包括彈道導彈、攔截導彈、巡航導彈、機動再入飛行器、跨大氣層飛行器等。它們採用的超音速衝壓發動機被認為是繼螺旋槳和噴氣推進之後的“第三次動力革命”。
以高機動性、遠距離精確打擊為主要技術特徵的高超聲速飛行器已成為航空航天的主要發展方向，在未來的軍事、政治和經濟中將發揮重要的戰略作用。近20年來，世界航空航天大國紛紛以高超聲速天地往返系統、高超聲速導彈和高超聲速飛機為目標，開展了一系列的研究，形成了熱潮，成為各國搶佔空中和空間戰略優勢的利器。
據外媒預測稱，在未來10年即將問世的各大高新科技中，高超音速武器將是一個可以輕易改變戰爭遊戲規則的殺手鐧，任何防空系統在高超音速武器面前將毫無用武之地，這也是中美俄這三個軍事強國相互角逐的根本原因。
但是相比於亞聲速、中低超聲速飛行器，高超聲速飛行器飛行高度可達到離地面20~100km的大氣層空間，飛行速度是高於5倍音速，即5馬赫（MH）（6000km/h），長時間飛行執行任務，會面臨十分苛刻的熱環境。
要知道，飛行器在以超過 5 倍聲速的速度飛行時會產生高溫，由氣動加熱顯著，其前端關鍵結構部件表面產生2000至3000攝氏度高溫，承受強表面氧化和高動壓高過載衝擊，高溫不僅引起結構熱應力，降低材料力學性能，還可能導致材料出現熔化、昇華、氧化燒蝕等破壞，傳統的金屬材料難以滿足使用要求。
由此研製高超音速飛行器的首要條件就是要具備能抵禦超高溫度的材料，不然，飛機進入大氣層空間剛剛達到5馬赫的速度，機身就開始融化，都不需要敵人動手，就涼涼。
另外，高超音速飛行器還需要滿足長時間、反覆使用的需求，對所選用材料的高溫強度性能要求更嚴格，所以高超聲速飛行器的熱防護系統必須同時具備耐高溫、強度高、韌性好、質量輕和環境穩定性好等特點，結構材料兼有熱防護與承載的雙重作用。
但熱防護高的難熔材料存在高溫強度低、抗氧化能力弱、而且密度大（是航空發動機用鎳基金屬的2.3倍）等致命弱點，其在超高速飛行器中的應用幾乎沒有先例。受限於此，如何解決超高音速飛行器的熱防問題，是國際公認最突出技術難題。
而直到範景蓮教授的出現才解決了這一難題。早在1998年，31歲的範景蓮教授就提出了“納米複合”概念，即用納米技術細晶化鎢合金，這在國內外都是首創。
在此之前，傳統粉末冶金方法採用微米級元素粉末混合，原始粉末的純度、粒度、晶粒度、均勻性等對製備高性能鎢合金起著決定性作用。
再加上傳統粉末混合存在粉末成分不均勻、燒結活性差,導致傳統鎢基複合材料存在強韌性和組織均勻性差的問題。而範景蓮卻設想金屬元素實現原子、分子級的原位複合。
範景蓮通過研究發現，採用金屬鹽溶液混合,通過調節pH值、添加表面活性劑和控制ZETA電位,使金屬離子形成膠粒,利用膠粒之間產生靜電-空間位阻協調作用機制，獲得納米溶膠體，實現了粉末各元素的原子、分子級水平的均勻分佈;通過快速噴霧乾燥獲得了由n個納米粒子組成的空心球殼狀非晶態或微晶態前驅體,就可以保持原子級水平原位分佈。
納米技術細晶化鎢合金的具體流程
最終經過多次實驗，範景蓮發現末超飽和固溶使W-Ni-Fe粉末產生低溫熔融特性轉變，在1350至1450攝氏度燒結時，可達到99%以上的緻密度。最終開發出了“溶膠-噴霧乾燥-多步氫還原”製備超細/納米鎢基複合粉末的納米原位複合技術：
- 實現了鎢基複合粉末元素高均勾分佈，和超飽和固溶、合企化，使原本互不相溶W - Cu粉末形成W0.6Cu0.4合金相，微量稀fY能與W形成複合氧化物相，並建立了納米原位複合超地和固溶理論；
- 開發了“稀土微合金化-瞬時液相燒結”製備細晶W - Ni- Fe(Cu)合金的技術，實現了高強制、高均質，突破傳統W-Ni-Fe(Cu)粉未混合-高溫液相燒結埋論和技術缺陷；
- 開發了“低溫直接步燒結"製備細晶W -Cu材料的技術，實現了W - Cu材料的細晶、高緻密、報分可調，打破了傳統W- Cu熔滲技術缺陷，開發了高強塑性匹配細品W Cu 材料。
範景蓮的研究成果通過技術和裝備集成創新，研製出系列新型高性能鎢基複合材料和超大尺寸鎢材，形成了多種規格和品種的產品，被廣泛應用於航空航天、武器裝備.原子能等國防工業領域和微電子信息、電氣工程、機械加工等尖端技術領城。為保障國家安全做出了重要貢獻；超大規格鎢材在國內11家企業推廣應用，同時產品出口國外，提升了我國的核心競爭力。
經南京理工大學科研人員多次試驗證明，在相同發射藥量的情況下，細晶彈的侵徹深度較普通鎢合金穿甲彈提高了33%至39.5%，穿孔直徑減小了5.8%，產生了和貧鈾穿甲彈一樣的“自銳化”效應，這為最終取代貧鈾合金穿甲彈指出了一條光明的道路。細晶化鎢合金技術也同樣適合於破甲彈殺傷威力的提高，據資料披露，其研製的高緻密、高延展性的高毀傷鎢-銅納米超細晶破甲藥型罩材料，其靜破甲深度提高了20%至31%，被用戶評價為“性能遠超國內外水平”。
而在高超音速飛行器的材料問題上，範景蓮更是在全世界創新性地提出了微納複合的概念。
一次，一篇有關雜交水稻的報道讓範景蓮靈光乍現，如果用超高溫陶瓷材料和難熔金屬實現“微納複合”，是不是可以像雜交水稻一樣，實現雙方優勢互補，既有陶瓷的高熔點、低密度等特性，又擁有金屬的延展性呢？
這樣的想法比範景蓮之前提出的納米技術細晶化鎢合金更為大膽，因為把“金屬+陶瓷”形成複合材料在國際上都還沒有人進行嘗試。
範景蓮教授：咱們的常識要成為社會、國家的財富,為咱們的國家服務,佔據一個世界領先的位置。
因為這兩樣一個是有機材料，一個是無機材料；一個導電導熱，一個不導電導熱；一個可延展，一個沒有延展性，可謂根本沒有“複合”的基礎。
經過層層的試驗，在2012年材料樣件剛剛面世的時候，當時由於沒有企業可以加工量產新型材料，範景蓮團隊決定自己加工生產，團隊一共“眾籌”100萬元，在長沙麓谷租借一處民房，買來一臺普通車床自己進行加工。
每天晚上，範景蓮帶著學徒席地而坐，一邊看設備說明書，一邊摸索操作，逐漸掌握訣竅，做出簡單樣品。
而要做出複雜零部件，還需要一臺價值兩三百萬元的五軸五聯動數控車床，在原長沙機床廠的廠長的指點下，範景蓮先買一臺三軸的，然後再買軸組裝，這樣就只需要花三四十萬元。
在經歷了重重困難之後，她的團隊終於研製出“輕質難熔金屬基複合材料”，高溫強度提高5倍以上、密度降低一半，這種微納複合輕質難熔金屬基複合材料實現了難熔金屬高溫強韌、輕量化和抗燒蝕一體化設計，其高溫強度比現有超高溫難熔金屬提高5倍以上，密度降低1/2;經風洞和發動機反覆考核，材料無破壞、近零燒蝕，可實現空氣中超高溫環境下的長時間抗燒蝕、抗沖刷、抗高過載衝擊。
範景蓮稱，這款材料就像水泥和鵝卵石的搭配，鵝卵石就相當於陶瓷顆粒，水泥就相當於難熔金屬，在高溫下顆粒將難熔金屬固定下來。
2014年，範景蓮帶著一批一直從事新材料研究的博士、碩士、工程人員，在寧鄉高新區管委會的扶持下創建長沙微納坤宸新材料有限公司，2017年實現批量生產，完成3大類產品的軍工鑑定與定型，
範景蓮的輕質難熔金屬基複合材料經過實驗，能經受3000℃以上的高溫，可以滿足我國超高音速飛行器在大氣層內以5到20倍音速飛行數小時的苛刻要求。
可以說範景蓮世界首創超高溫陶瓷材料和難熔金屬實現“微納複合“，實現了難熔合金的輕量化和近零燒蝕，為航空航天重大工程，超高速飛行器，國家高新工程提供了一種極為關鍵的超高溫材料，填補了世界空白，做到了世界領先水平，而這種材料也被稱為“範納米”。我國在超高音速飛行器研製上也成功領先了全世界。
這種材料研製出來的飛行器核心部件，在5倍音速以上也就是通常1700米每秒速度的飛行過程中，不會受到空氣摩擦以及高溫氣流的破壞，為高超音速飛行器的任務飛行軌跡提供有效保證。
2019年，範景蓮的企業已經成為航空航天、國防軍工和兵器船舶領域多個型號產品的唯一供應商。範景蓮的成果不僅將被運用於高超音速飛行器上。
如今還被拓展應用於空空導彈、空地導彈的高能固體火箭發動機，滿足了火箭發動機在大推力、高動壓、耐3000℃以上的強的抗沖刷、抗衝擊和抗燒蝕性能要求，成為多項國家重大高新工程和型號的關鍵高溫部件唯一材料。
其中，研製開發的耐高溫燒蝕複合噴管和空地導彈發動機飛行噴管已通過用戶單位組織的產品鑑定，應用於新一代殲16，殲20戰鬥機配套的遠程，超遠程空空導彈、空地導彈上，為大幅提高我軍戰鬥力做出了突出貢獻。
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