涡轮冲压组合发动机（TBCC）因具备不需携带氧化剂、可水平起降、安全性高等优势,可作为两级入轨可重复使用运载器、高超声速飞机等军民两用飞行器的推进系统,是近些年来研究的热点。TBCC发动机一般由燃气涡轮发动机和亚/超燃冲压发动机组成,这两级发动机之间的工作切换过程被称为转级过程。TBCC转级过程中因为两级发动机同时工作,所涉及可调变量繁多、非线性特性显著,因此协调诸多控制变量使得组合发动机维持总推力恒定是目前TBCC整机控制研究的主要问题。然而,除了TBCC发动机自身的非线性特性外,TBCC发动机与机身之间因高度一体化设计而引入的飞/推耦合关系也会显著影响转级过程中的发动机性能。因此,开展考虑飞/推耦合的TBCC转级控制研究对实际应用更具指导意义。开展控制研究工作通常要从对象模型入手以便了解对象特性,但是当前面向TBCC发动机转级过程建立的模型在风车工作特性和飞/推耦合关系的描述方面尚存在一定的不足。风车工作过程是TBCC发动机转级中涡轮级的必经阶段,而现有TBCC发动机转级控制研究大多忽略该过程或是对该过程做简化建模处理。本文基于前人亚声速航空涡轮发动机风车建模的研究工作并将其与超声速进气道建模技术相结合,最终给出了一套能够描述TBCC发动机转级过程中涡轮级风车特性的模型构建方法。基于所建立的模型先后进行了自由风车工作的稳态仿真,和涡轮转冲压及冲压转涡轮这两个转级过程的动态仿真,发现了风车工作时会出现进气道不起动情况,以及返回段中进气道存在再起动成功与失败两种情况,并分析了进气道不起动出现时对涡轮级性能的影响,及返回段进气道能否再起动的决定因素及再起动的解决方案。此涵盖风车工作的涡轮级模型为后续飞/推耦合模型的建立奠定了基础。飞/推耦合关系因为吸气式发动机和机身高度一体化设计而天然存在,所以考虑飞/推耦合的TBCC转级控制研究对实际应用更具指导意义,而研究所需的飞/推耦合模型目前仍鲜有报道。本文基于前人以冲压发动机作为动力装置的飞/推耦合模型构建思路,结合TBCC发动机的建模方法,针对TBCC转级过程构建了能够刻画飞行器和发动机间耦合关系的解析数学模型。基于所建立的飞/推耦合模型对TBCC转级过程进行了动力学分析,发现TBCC发动机各控制变量和飞行器控制变量对飞/推耦合系统的状态具有显著的交叉耦合特性,难以解耦处理。此外,还在所建立复杂数学模型的基础上逐步简化,最终得到了面向控制的飞/推耦合模型,为后续TBCC转级中飞/推综合控制器的设计提供了研究平台。基于上述针对TBCC转级控制构建的飞/推耦合仿真平台,本文先采用目前只针对TBCC发动机自身的转级控制思路进行了仿真分析,证实了只针对TBCC发动机自身开展转级控制研究存在一定的局限性。基于此,本文将TBCC转级过程的控制目标由控制组合发动机的总推力转变为控制飞/推耦合系统跟踪预定飞行轨迹,从而将飞/推耦合视角下的TBCC转级控制问题抽象为非线性系统的输出跟踪控制问题,并采用了反馈线性化结合线性二次型控制器设计方法来解决该问题,结果表明该策略能够实现飞/推耦合系统在TBCC转级过程中对参考轨迹的跟踪。推力陷阱是指TBCC转级中由于两级发动机均远离各自设计点而出现的净推力不足问题,目前主要通过改进发动机设计方案来解决。在TBCC转级控制的研究对象从发动机自身延伸至整个飞/推耦合系统后,推力陷阱问题便可以探索除改变推进系统设计外的其他途径。于是,本文将TBCC发动机的转级推力陷阱问题抽象为飞/推耦合系统的最优控制问题,提出了一种最优化设计飞行轨迹的思路来解决TBCC转级推力陷阱问题。仿真表明,飞行器能够借助爬升时的较小阻力和俯冲时的重力分量来弥补TBCC转级净推力不足的缺陷,且俯冲过程中的过载和热流密度均在可接受范围内。最后,还采用前文已提出的考虑飞/推耦合的控制策略对最优轨迹实施了跟踪控制,结果表明在扰动存在的情况下也具有良好的跟踪控制效果,从而通过控制的视角给TBCC转级推力陷阱问题提供了新思路。