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1.应用力学

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。

2.喷气推进与航天技术

从上世纪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：提出并实现了火箭助推起飞装置，使飞机跑道距离缩短；在1949年提出了火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想；在1953年研究了行星际飞行理论的可能性；在1962年出版的《星际航行概论》中，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。

3.工程控制论

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。

4.物理力学

钱学森在1946年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究，是先驱性的工作。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。

5.系统工程

钱学森不仅将中国航天系统工程的实践提炼成航天系统工程理论，并且在上世纪80年代初期提出国民经济建设总体设计部的概念，还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。

6.系统科学

钱学森发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法论。

7.思维科学

钱学森提出创建思维科学这一科学技术部门，把上世纪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。

8.人体科学

钱学森是中国人体科学的倡导者，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。

9.科学技术体系与马克思主义哲学

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。