1934年7月，钱学森以国立交通大学机械工程学院第一名的成绩毕业。

1934年夏，钱学森参加了清华大学留美公费生考试，其中“航空门（机架组）”名额只有一个，而来自全国各地参加考试者都是各校学业优秀的毕业生，最终钱学森以航空专业第一名的成绩被录取，开始涉足航空工程领域。为了在留美之前补习一些航空相关知识，钱学森在空气动力学王士倬教授的指导下，先后前往杭州笕桥的中央飞机制造厂、南昌第二航空修理厂、南京第一航空修理厂、上海海军制造飞机处等地进行为期一年的实地考察和进修。1935年夏天，钱学森前往清华大学参观并见到王士倬和王助两位导师，导师不仅引导钱学森重视航空工程实践和制造工艺的探讨，而且非常注意让即将留学海外的钱学森全面了解中华文化，提升对祖国的热爱之情。1935年8月，钱学森赴美启程前和同学说：“现在中国政局混乱，豺狼当道，我到美国去学技术是暂时的，学成之后，一定回来为祖国效力。”

1935年9月至1936年夏，钱学森就读于美国麻省理工学院航空系，仅一年就获得了航空工程硕士学位。1936年秋，前往加利福尼亚州拜访世界力学大师冯·卡门（von Karman）教授，并于1936年10月转入美国加州理工学院航空系，在冯·卡门指导下，钱学森钻研现代数学、偏微分方程、积分方程、原子物理、量子力学、统计力学、相对论、分子结构、量子化学等现代科学技术的基础理论。同时，遍阅各国有关空气动力学的最新文献，掌握该门科学的全貌。他每天学习和工作达十几个小时，白天一半时间看书，一半时间讨论，晚上接着继续研究。同年，钱学森参加马林纳领导的火箭研究小组，在冯·卡门指导下，与马林纳等一起研究火箭发动机的热力学问题、探空火箭问题和远程火箭问题等，并参与了美国早期用可储存液体推进剂的几种试验性探空火箭和后来的下士导弹研制工作。

1938年，钱学森与冯·卡门合作进行的可压缩流动边界层研究，形成了《倾斜旋转体的超音速流》一文，揭示了即使一个运动的热体与外界冷空气在某一飞行马赫数时有相当的温度差，对物体的冷却仍逆变为加热。这是由于空气受压缩，温度升高和边界层传热率增加的结果。钱学森和冯·卡门给出了发生这种逆变的马赫数计算公式。同年冬天，钱学森和马林纳还扩充了原来由史密斯和马林纳进行的探空火箭性能研究。在《航空科学杂志》上发表了题为《探空火箭(特别是有关连续脉冲式推进的)飞行分析》的论文，找到了一些飞行计算问题的数学解。

1939年，美国科学院接受了冯·卡门的建议，在加州理工学院设立了火箭研究中心。同年6月，钱学森以《高速气体动力学问题的研究》等四篇博士论文获得航空、数学博士学位。

1938年7月至1955年8月，钱学森先后任美国加州理工学院航空系助教、讲师、副教授，麻省理工学院航空系副教授、教授，加州理工学院航空系教授和喷气推进中心主任等职，继续从事空气动力学、固体力学和火箭、导弹等领域的研究。

1939年，钱学森获博士学位后，先后在加州理工学院航空系担任研究员。冯·卡门率先提出高超声速流概念，又由钱学森科学证明了这个概念，其为飞机早期克服热障、声障提供了理论依据，为国际空气动力学的发展奠定了基础。从此，钱学森的名字传遍世界。钱学森在美国留学工作期间，与导师冯·卡门共同完成的高速空气动力学问题研究课题和建立的“卡门-钱近似”公式，使他在28岁时成为世界知名的空气动力学家，独立完成的《关于薄壳体稳定性的研究》，使他在航空技术工程理论界获得很高声誉。他提出的火箭与航空领域中的若干重要概念、超前设想和科学预见，尤其是执笔撰写的有关美国战后飞机和火箭、导弹发展展望的报告，奠定了他在力学和喷气推进领域的领先地位。1939年6月，完成了在加州理工学院的博士论文工作，论文为《高速气动力学问题的研究》等4篇，取得航空和数学博士学位后，任加州理工学院航空系的助理研究员。同年，钱学森发表了关于可压缩液体二维亚声速流动的研究结果。

从1940开始，钱学森与冯·卡门合作，对飞机金属薄壳结构非线性屈曲理论的研究取得了一系列成果，包括外部压力所产生的球壳的屈曲，结构的曲率对于屈曲特性的影响，受轴向压缩的柱面薄壳的屈曲，有侧向非线性支撑的柱子的屈曲，以及曲度对薄壳屈曲载荷的影响等。1942年，钱学森的教学和研究工作都取得了相当成绩，同时由于美国在第二次世界大战中军事科学研究的需要，暂时放松了对外国人的限制，他得以参加机密性工作。同年，美国军方委托加州理工学院举行喷气技术训练班，钱学森是教师之一。

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1944年，美国陆军得知德国研制V-2火箭的情报，遂委托冯·卡门教授领导，大力研究远程火箭。美国原始型的“下士”式导弹的设计，钱学森负责理论组，把林家翘、钱伟长也请来，进行弹道分析、燃烧室热传导、燃烧理论研究等工作。同时，钱学森兼任航空喷气公司（Aerojet Company）技术顾问。

1945年，加州理工学院提升钱学森为副教授。在冯·卡门被空军聘为科学咨询团团长的时候，他提名钱学森为团员。同年5月，第二次世界大战结束前夕，钱学森随科学咨询团去欧洲，考察英、德、法等国的航空研究，特别是法西斯德国的火箭技术发展情况。

1946年暑期，冯·卡门教授因与加州理工学院当局有分歧而辞职，作为冯·卡门的学生，钱学森也离开加州理工学院，重返麻省理工学院任副教授，专教空气动力学专业的研究生，并开始将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来研究的先驱性工作。同年，钱学森与郭永怀合作，完成重要论文“二维可压缩亚、超声速混合流和上临界马赫数”，最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。

1947年，美国麻省理工学院聘任钱学森为终身教授。

随着钱学森在近代力学和喷气推进领域科学研究中能力提升和高水平研究成果论文的陆续发表，他成为当时有名望的科学家，并获得学术荣誉称号和美国媒体的关注。1948年12月14日，《洛杉矶时报》刊文：“钱学森博士，38岁，中国人，曾是加州理工学院学生及加州理工学院学术委员会成员。杜布里奇博士宣布钱学森博士将会领导帕萨迪纳研究中心。同日《纽约时报》报道：“现任麻省理工学院空气动力教授的钱学森博士，已被选为加州理工学院的戈达德教授。”

1947年9月17日，钱学森与蒋英在上海结婚。同年9月26日，前往美国波士顿安置新家。1948年，祖国解放事业胜利在望，钱学森开始准备回国，为此，他要求退出美国空军科学咨询团。1949年5月20日，钱学森收到美国芝加哥大学金属研究所副教授研究员、留美中国科学工作者协会美中区负责人葛庭燧写来的信，同时转来1949年5月14日曹日昌教授写给钱学森的信，他加紧了回国的准备。1949年秋，钱学森从麻省理工学院回到加州理工学院就任喷气推进技术教授。1950年7月，美国政府决定取消钱学森参加机密研究的资格，理由是他与威因鲍姆有朋友关系，并指控钱学森是美国共产党员，非法入境。钱学森这时立即决定以探亲为名回国，准备一去不返，但当他一家将要出发时，钱学森被拘留起来，两星期后虽经同事保释出来，但继续受到移民局的限制和联邦调查局特务的监视，滞留达5年之久。

美国军方不放钱学森回国，海军部副部长甚至威胁说：“一个钱学森抵得上五个海军陆战师，我宁可把这个家伙枪毙了，也不能放他回中国去。”1950年9月7日，美国司法部移民规划局非法拘留了钱学森，并把他关押在洛杉矶以南特米洛岛的拘留所里。探照灯24小时对准他，不让他获得休息，每隔十分钟就有一个士兵要打开铁门，伸头查看他有没有逃走。被拘禁15天后，加州理工学院院长和钱学森的导师等人凑齐了一万五千元美金将他保释出狱，出狱当天，蒋英来到特米洛岛接钱学森回家，到家后发现钱学森失声，无法说话，体重15天之内掉了15千克。经过休养，钱学森的失声得到康复，但他不能从事之前的研究，必须每月向洛杉矶移民局汇报行踪。1953年，在美国政府迫害钱学森的几年中，除了教书外，他仍未放弃学术研究。当年，他正式提出物理力学概念，主张从物质的微观规律确定其宏观力学特征，并开拓了高温高压的新领域。

1954年，钱学森具有开创性的研究成果《工程控制论》一书在美国出版。

至1955年，钱学森被美国政府无端软禁、扣留已达五年。其间钱学森陆续从报纸上读到中美两国谈判双方侨民归国的问题，特别是美国报纸宣称“中国学生愿意回国者皆已放回”，钱学森决定请求中国政府给予帮助，他向时任全国人大常委会副委员长陈叔通写信，报告自己被美国拘留、有国难归的困境。为了把这封信准确“发射”到陈叔通手中，钱学森经过精心考虑，让蒋英在信封上用左手模仿儿童笔迹写妹妹收信地址，以使联邦调查局的特工认不出是蒋英的笔迹。随后钱学森和蒋英来到一家商场，钱学森在门口等待，蒋英进入商场，特工就等在商场之外。蒋英看周围无人注意把信投进商场的邮筒。这封信躲过了联邦调查局的监视，安全到达比利时。蒋英的妹妹蒋华收到信件之后，立即转寄给在上海的钱学森父亲钱均夫。钱均夫马上寄给北京的老朋友陈叔通。陈叔通当即转交周恩来总理。这一系列的转寄，都安全无误。周恩来深知钱学森这封信的重要，令外交部把信转交给正在日内瓦进行中美大使级谈判的中方代表王炳南，并指示：“这封信很有价值。这是一个铁证，美国当局仍在阻挠中国平民归国。你要在谈判中用这封信揭穿他们的谎言。”

1955年6月，中美大使级会谈前夕，美方想利用会谈的机会，赎回在朝鲜战争期间被俘获的军事人员。美国总统、国务卿等出面，多次同有关部门沟通协商。美国总统艾森豪威尔的误判使事情最终出现转机，他认为：“（经过五年的滞留），钱学森掌握的信息已不再有多高价值了。现在看来，他（钱学森）那个时候掌握的涉密信息可能被最新研究所超越，并且这些信息在苏联阵营看来也可能成为基本常识。”因此，在1955年6月中旬，美方最终同意钱学森回国的原则意见。

1955年8月5日，在中国政府交涉下，钱学森收到美国司法部移民规划局的信件，被告知可以离开美国。同年9月17日，洛杉矶晨报上印着特大号字标题“火箭专家钱学森返回红色中国”。在码头上面对媒体记者和赶来送行的朋友们，钱学森说：“我将尽我所能帮助中国人民建设一个幸福而有尊严的国度。”

1985年初，美国总统科学顾问基沃思访华，并向钱学森转达：美国政府准备授予他美国科学和工程领域的最高荣誉—美国国家科学奖。如果钱学森去美国接受这项荣誉，他可以保证至少副总统会出席，并亲自为他颁奖。如果钱学森不愿意去美国领奖，美国可以派美国科学院院长普雷斯来中国授予奖项。当时钱学森身体健康，可以乘机出访，但他答复：“这是美国佬耍滑头，我不会上当。当年我离开美国，是被驱逐（deport）出境的，按美国法律规定，我是不能再去美国的。美国政府如果不公开给我平反，今生今世绝不再踏上美国国土。”钱学森还表示：“如果中国人民说我钱学森为国家、为民族做了点事，那就是最高的奖赏，我不稀罕那些外国荣誉头衔。”

中国科学院派来接他们的朱兆祥并在广州参观。经过上海、杭州，最后到达北京。随后钱学森去往东北工厂、农村走访，特别是参观飞机制造厂等。1955年11月，钱学森和钱伟长合作筹建中国科学院力学研究所。1956年1月5日，力学所正式成立，钱学森任第一任所长，直至20世纪70年代后期。在钱学森倡议下，中国力学学会在1957年正式成立，钱学森被推举为第一任理事长。1958年，任中国科学技术大学近代力学系主任，讲授星际航行概论和物理力学。

毛泽东主席设宴招待政协全体委员，并特别安排钱学森同自己坐在一起并谈话。钱学森全身心投入中国共产党领导的现代化建设事业。1959年，经杜润生、杨刚毅介绍，钱学森加入中国共产党。

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在20世纪40年代导弹研制初期，钱学森就意识到导弹日益增长的重要性，需要一种他称之为“喷气式武器部”的新机构，用新的军事思想和方法专门进行研究。新中国国防建设的需要，为他实现这一预见提供了历史机遇。刚刚回国的钱学森参观中国人民解放军军事工程学院时，院长陈赓大将专程从北京赶回哈尔滨他见面，陈赓问钱学森的第一句话是：“中国人搞导弹行不行。”钱学森说：“外国人能干的，中国人为什么不能干。”陈赓大将说：“就要你这句话。”该次谈话，决定了钱学森从事火箭、导弹和航天事业的生涯。1955年12月27日，时任国防部长彭德怀元帅指示万毅，详细地听取钱学森关于如何发展中国火箭导弹技术的意见。1956年2月17日，在周恩来总理鼓励下，钱学森向国务院书写关于《建立中国国防航空工业的意见书》（当时因保密，用“国防航空工业”一词代表火箭、导弹和后来的航空航天技术）。《意见书》提出：“健全的航空工业，除了制造工厂之外，还应该有一个强大的为设计服务的研究及试验单位，应该有一个作长远及基本研究的单位。自然，这几个部门应该有一个统一领导的机构，作全面规划及安排的工作”。《意见书》提出中国“国防航空工业”的组织草案、发展计划和具体步骤，并列出建议调来做高级技术工作的21人名单，包括任新民、罗沛霖、梁守槃、胡海昌、庄逢甘、罗时钧、林同骥等。钱学森的《意见书》立即引起中央重视，1956年3月14日，周恩来总理亲自主持中央军委会议研究决定，由周恩来总理、聂荣臻元帅和钱学森等筹备组建导弹航空科学研究的领导机构“航空工业委员会”，委员会下设立：设计机构、科学机构、生产机构。1956年4月13日，国务院成立以聂荣臻元帅为主任的航空工业委员会（对外不公开），钱学森被任命为委员。

1956年春，周恩来总理领导数百名科学技术专家制定新中国第一个长期规划《1956～1967年科学技术发展远景规划》，其中由钱学森主持、王弼、沈元、任新民等合作完成第37项《喷气和火箭技术的建立》撰写。钱学森等在该项说明书中指出：喷气和火箭技术是现代国防事业的两个主要方面，一方面是喷气式的飞机，一方面是导弹，没有这两种技术，就没有现代的航空，就没有现代的国防。力争在12年内使中国喷气和火箭技术走上独立发展的道路并接近世界先进的科学技术水平以满足国防的需要。1956年5月10日，聂荣臻元帅提出《关于建立中国导弹研究工作的初步意见》，并且建议“航空工业委员会”下设立导弹管理局，钱学森任总工程师；建议成立导弹研究院，钱学森任院长。钱学森很快受命负责组建中国第一个火箭、导弹研究院“国防部第五研究院”。1956年10月8日，聂荣臻元帅亲自主持五院成立仪式。当天新中国156名大学毕业生进行导弹专业教育训练班的开课，钱学森主讲《导弹概论》。这批受训的大学生，后来成为中国火箭、导弹与航天技术队伍的骨干。1957年2月18日，周恩来总理签署国务院命令，任命钱学森为国防部第五研究院第一任院长。从此，在周恩来总理、聂荣臻元帅直接领导下，钱学森成为新中国火箭、导弹和航天事业技术领导人。1957年11月16日，周恩来总理任命钱学森兼任国防部第五研究院一分院院长。

1958年5月29日，聂荣臻元帅同黄克诚、钱学森一起部署了中国第一枚近程导弹的制造工作。1960年11月5日，在聂荣臻元帅现场亲自指导下，以张爱萍将军为主任，孙继先、钱学森、王诤为副主任的试验委员会，在中国酒泉发射场成功地组织中国制造的第一枚近程导弹的飞行试验。1964年6月29日，钱学森作为发射场最高技术负责人，同现场总指挥张爱萍一起组织指挥中国第一枚改进后的中近程地对地导弹飞行试验。1966年10月27日，遵照周恩来总理“严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失”的指示，钱学森协助聂荣臻元帅，在酒泉发射场直接领导用中近程导弹运载原子弹的“两弹结合”飞行试验，导弹飞行正常，原子弹在预定的距离和高度实现核爆炸，标志着中国开始拥有自卫的导弹核武器，也标志着《1956～1967年科学技术发展远景规划》规定的“1963-1967年在本国研究工作的指导下，独立进行设计和制造国防上需要的、达到当时先进性能指标的导弹”任务的提前完成。第二天（1966年10月28日）《纽约时报》报道了这一重大事件：“一位15年中在美国接受教育、培养、鼓励并成为科学名流的人，负责了这项试验，这是对冷战历史的嘲弄。1950-1955年的5年中，美国政府成为这位科学家的迫害者，将他视为异己的共产党分子予以拘捕，并试图改变他的思想，违背他的意愿滞留他，最后才放逐他出境回到自己的祖国。”

早在1953年，钱学森就研究了星际航行理论的可行性。1958年，中国科学院成立以钱学森为组长、赵九章和卫一清为副组长的领导小组，负责筹建人造卫星、运载火箭以及卫星探测仪器和空间物理的设计、研究机构。

1960年2月，钱学森指导设计的中国第一枚液体探空火箭发射成功。

1963年，中国科学院成立了由竺可桢、裴丽生、钱学森、赵九章领导的星际航行委员会，负责组织制定星际航行发展规划，安排预先研究课题。1965年1月8日，钱学森正式向国家提出报告，建议早日制定中国人造卫星的研究计划并列入国家任务，他指出：“自从苏联1957年发射第一颗人造地球卫星以来，中国科学院及国防部第五研究院对这项新技术就有些考虑，但未作为研制任务。现在看来，人造卫星有以下几种已经明确的用途：测地卫星，通信及广播卫星，预警卫星，气象卫星，导航卫星，侦察卫星。重量更大的载人卫星在国际上的应用，现在虽然还不十分明确，也得有所准备。现在中国弹道导弹已有一定的基础，现有型号进一步发展，即能发射100千克左右重量的仪器卫星。这些工作是复杂艰巨的，必须及早开展有关的研究、研制工作才能到时拿出东西。因此建议国家早日制定中国人造卫星的研究计划，列入国家任务，促进这项重大的国防科学技术的发展”。中央专门委员会于1965年5月4日、5日召开的第12次会议和8月9日、10日召开的第13次会议，原则批准中国第一颗人造卫星的规划方案，以及争取在1970年左右发射中国第一颗人造卫星的设想。

在“文化大革命”内乱年代，钱学森协助周恩来总理，为领导人造卫星研制计划的正常进行，发挥了特殊的作用。譬如，由于动乱“长征一号”试车无法进行。1969年7月17日、18日、19日和25日，周恩来总理连续4次召开会议，解决二级和三级地面试车问题，委派钱学森协同七机部军管会副主任杨国宇全权处理有关试车事宜，从而得以在8月22日取得试车成功。1970年在周恩来总理的直接关怀下，钱学森、李福泽、杨国宇、任新民、戚发轫等在酒泉卫星发射场组织实施中国第一颗人造卫星的发射工作。1970年4月24日，重量为173千克的中国“东方红一号”卫星发射成功。同年“五一”节晚上，毛泽东主席、周恩来总理在天安门城楼上接见钱学森、任新民等卫星工程研制代表。1970年6月至1987年7月，钱学森先后担任国防科学技术委员会副主任、国防科工委科学技术委员会副主任。他参与组织实施中国导弹航天技术领域重大型号研制和发射试验，并开始从更高层次思考其他领域诸多重大科学和技术问题，提出许多创新、超前的思想。1971年3月，钱学森组织完成“实践一号”卫星发射试验，首次获得中国空间环境探测数据，为中国研制应用卫星、通信卫星积累经验。1972年至1976年，钱学森参与组织领导运载火箭和洲际导弹研制工作，提出建立导弹航天测控网概念；领导设计制造中国第一艘核动力潜艇；组织启动远洋测量船基地建设工程；指挥成功发射中国第一颗返回式卫星，使中国成为继美国、前苏联之后第三个掌握卫星回收技术的国家。

1980年5月、1982年10月、1984年4月钱学森先后参与组织领导中国洲际导弹第一次全程飞行、潜艇水下发射导弹和地球静止轨道试验通信卫星发射任务，实现中国国防尖端技术的全面突破。

钱学森在中国航天事业创建、发展过程中，一直强调协同攻关、总体设计，并将其应用于社会系统工程理论与实践之中，做到了身体力行、创新发展。在他带领下，广大航天科技人员“特别能吃苦，特别能战斗，特别能攻关，特别能奉献”，铸就航天精神，成为中国航天事业成功的基石。钱学森提倡集思广益，推进学术协同发展。

1982年，钱学森卸任国防科工委副主任。晚年，钱学森仍然潜心学术研究，在构建现代科学技术体系过程中，凝聚一大批不同领域、不同学科、不同研究专长的专家学者，共同推动和促进学术协同创新与发展。他继续潜心研究的工程控制论、系统工程理论，广泛应用于军事、农业、林业乃至社会经济各个领域的实践活动。他把握信息技术对人类社会发展的深远影响，积极倡导信息技术研究应用和信息产业发展。

钱学森是位嗜书、喜静、乐观的老人，耄耋之年虽常年卧床，但他安之若素，从未抱怨生活质量不高。同时，他的思考并未停止，晚年不仅发出了“钱学森之问”，还倡议组建国家总体设计部，建议大幅缩短学制，在诸多领域，提出了相当富有远见的新论述。他的思考并不局限在航天领域，许多战略思考是跨时代跨领域的。

20世纪80年代初，钱学森从一线领导岗位上退下来后，便开始关心钻研沙产业、草产业理论，此后16年里，钱学森写了47封涉及沙草产业内容的信件。

1993年11月8日，钱学森将自己收到30万港币捐款转交沙漠治理专家刘恕，促进沙产业发展基金筹备组随即成立。1994年9月27日，在钱学森积极倡导下，中国科学技术发展基金会促进沙产业发展基金，在北京正式成立。1995年4月14日，钱学森委托秘书王寿云、涂元季将所获得的“何梁何利基金优秀奖”奖金100万港元全部捐给促进沙产业发展基金会。

2009年10月31日，钱学森在北京逝世，享年98岁。11月1日，钱学森的灵堂设在航天大院的家里，前去吊唁的人络绎不绝。11月6日，钱学森遗体告别仪式在北京八宝山革命公墓举行，胡锦涛、江泽民、吴邦国、温家宝、贾庆林、李长春、习近平等前往送别，数千各界民众也自发前往。

钱学森在应用力学的空气动力学方面和固体力学方面都做过开拓性的工作。与冯·卡门合作进行的可压缩边界层的研究，揭示了这一领域的一些温度变化情况，创立了卡门-钱学森方法。与郭永怀合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。

钱学森在空气动力学及固体力学方面做了开拓性研究，揭示了可压缩边界层的一些温度变化情况，并最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。1953年，钱学森正式提出物理力学概念，主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性，开拓了高温高压的新领域。

从20世纪40年代到60年代初期，钱学森在火箭与航天领域提出了若干重要的概念：20世纪40年代，提出并实现了火箭助推起飞装置（JATO），使飞机跑道距离缩短；1949年，提出了火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想；1953年，研究了行星际飞行理论的可能性；1962年，提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具，用一架装有火箭发动机的飞机作为第二级运载工具的天地往返运输系统概念。

钱学森主持完成了“喷气和火箭技术的建立”规划，参与了近程导弹、中近程导弹和中国第一颗人造卫星的研制，直接领导了用中近程导弹运载原子弹“两弹结合”实验，参与制定了中国近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验，参与制定了中国第一个星际航空的发展规划，发展建立了工程控制论和系统学等。

工程控制论在其形成过程中，把设计稳定与制导系统这类工程技术实践作为主要研究对象。钱学森本人就是这类研究工作的先驱者。

1946年，钱学森将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究；1953年，他正式提出物理力学概念，主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性，改变过去只靠实验测定力学性质的方法，节约了人力物力，并开拓了高温高压的新领域。1961年他编著的《物理力学讲义》正式出版。1984年钱学森建议，把物理力学扩展到原子分子设计的工程技术上。

钱学森将中国航天系统工程的实践提炼成航天系统工程理论，在20世界80年代初期提出国民经济建设总体设计部的概念，坚持致力于将航天系统工程概念推广应用到整个国家和国民经济建设，并从社会形态和开放复杂巨系统的高度，论述了社会系统。任何一个社会的社会形态都有三个侧面：经济的社会形态，政治的社会形态和意识的社会形态。钱学森从而提出把社会系统划分为社会经济系统、社会政治系统和社会意识系统三个组成部分。相应于三种社会形态应有三种文明建设，即物质文明建设（经济形态）、政治文明建设（政治形态）和精神文明建设（意识形态）。社会主义文明建设应是这三种文明建设的协调发展。从实践角度来看，保证这三种文明建设协调发展的就是社会系统工程。从改革和开放的现实来看，不仅需要经济系统工程，更需要社会系统工程。

钱学森站在科技发展的前沿，提出创建思维科学（noeticscience）这一科学技术部门，把20世纪30年代中国哲学界曾议论过，有所争论，但在当时条件下没法讲清楚的主张，科学地概括成为思维科学。比较突出的贡献为：

1、钱学森在20世纪80年代初提出创建思维科学技术部门，认为思维科学是处理意识与大脑、精神与物质、主观与客观的科学，是现代科学技术的一个大部门。推动思维科学研究的是计算机技术革命的需要。

2、钱学森主张发展思维科学要同人工智能、智能计算机的工作结合起来。他以自己亲身参予应用力学发展的深刻体会，指明研究人工智能、智能计算机应以应用力学为借鉴，走理论联系实际，实际要理论指导的道路。人工智能的理论基础就是思维科学中的基础科学思维学。研究思维学的途径是从哲学的成果中去寻找，思维学实际上是从哲学中演化出来的。他还认为形象思维学的建立是当前思维科学研究的突破口，也是人工智能、智能计算机的核心问题。

3、钱学森把系统科学方法应用到思维科学的研究中，提出思维的系统观，即首先以逻辑单元思维过程为微观基础，逐步构筑单一思维类型的一阶思维系统，也就是构筑抽象思维、形象（直感）思维、社会思维以及特异思维（灵感思维）等；其次是解决二阶思维开放大系统的课题；最后是决策咨询高阶思维开放巨系统。

钱学森提出用“人体功能态”理论来描述人体这一开放的复杂巨系统，研究系统的结构、功能和行为。他认为气功、特异功能是一种功能态，这样就把气功、特异功能、中医系统理论的研究置于先进的科学框架之内，对气功、特异功能的研究起了作用。在钱学森指导下，北京航天医学工程研究所的研究人员于1984年开始对人体功能态进行研究，他们利用多维数据分析的方法，把对人体所测得的多项生理指标变量，综合成可以代表人体整个系统的变化点，以及它在各变量组成的多维相空间中的位置，运动到相对稳定，即目标点、目标环的位置。他们发现了人体的醒觉、睡眠、警觉和气功等功能态的各自的目标点和目标环。这样，就把系统科学的理论在人体系统上体现出来了，开始使人体科学研究有了客观指标和科学理论。

钱学森认为，马克思主义哲学是人类对客观世界认识的最高概括，也是现代科学技术（包括科学的社会科学）的最高概括，钱学森将当代科学技术发展状况，归纳为十个紧密相联的科学技术部门。这十大科学技术部门的划分方法，正是钱学森运用马克思主义哲学，特别是系统论对科学分类方法的又一创新。

截至1955年回国前，钱学森是享誉世界的科学家，被美国科学界视为继冯·卡门之后空气动力学领域的第一权威。在美国学习、工作期间，钱学森总共发表了51篇论文著作。部分论文写作时正值世界航空技术从低速走向高速以及航天技术从无到有的阶段，钱学森解决了其中一系列关键问题，包括空气动力学、壳体稳定性、火箭弹道和发动机分析等。博士毕业后，钱学森又发表了不少具有高度战略性和开创性的文章，包括喷气推进、工程控制论、物理力学等。正是这些论文奠定了钱学森在国际学术界的顶级地位。

截至2009年10月，钱学森回国后已发表论文500余篇；1956年2月，给国务院写了关于《建立中国国防航空工业的意见书》。由钱学森主持，在王弼、沈元、任新民等的合作下完成了第37项《喷气和火箭技术的建立》的规划；1978年9月，发表了《组织管理的技术—系统工程》论文，对运筹学、系统工程和系统分析科学活动在中国的繁荣，产生了影响；1982年，《论系统工程》出版发行。

在20世纪50年代—90年代间，钱学森写的文章全部发表在中国的期刊杂志上，有《力学学报》《物理通报》《哲学研究》《自然辩证法通讯》《中国社会科学》等，其部分论著如下：

钱学森严格遵守学术规范，对待科学实事求是。他向来尊重科学规律，坚持以学术本身作为判断学术是非的标准，尤其对具有挑战性、批判性创新观点的年轻学者更是大力扶植、积极勉励。他大力提倡学术民主，反对学术专权，敢于�