大部分交通运输工具所受阻力主要来自于其表面摩擦阻力,通过控制技术减少其表面摩擦阻力能够节约能源,从而实现巨大的经济效益。目前已报道的湍流边界层主动控制方案多采用复杂的激励方式因而限制了其在实验或工程应用,且多数研究限于较低雷诺数下展开。基于此,本文提出多级等离子体激励器布局并结合优化激励信号的方案以实现在不同雷诺数下有效的湍流边界层减阻控制。针对等离子体激励器诱导射流的优化,优化改进了不同于传统正弦波形的激励信号及多级等离子体激励器的布局以改变其诱导展向射流的速度场。基于Lab VIEW平台生成用于输入等离子体激励器的控制信号,实现了对激励信号的组合频率、电压幅值和占空比的任意调节。通过对静风状态下等离子体激励器在不同布局参数及激励信号参数下诱导射流速度场进行标定。结果表明三级激励器布局下诱导射流的最大射流速度和射流厚度相对于传统单级激励器分别增大53%和48%,前侧激励器诱导射流对于后侧激励器诱导射流起着动量补充输入的作用,叠加射流以后,多级激励器诱导射流能够在壁面方向影响更广的区域。在风洞实验中探究了多级等离子体激励器方案的减阻效果。在不同雷诺数下,对位于激励器下游100×120 mm~2的区域空间平均减阻量进行测量,探究得出激励器下游空间平均减阻量与激励信号参数和激励器布局参数的关系,当摩擦雷诺数为1307时,最优控制参数组合为三级激励器,组合激励频率100 Hz,调制频率500Hz,占空比70%,激励电压6 k Vp-p,放电间距75 mm,最大空间平均减阻量达8.5%,其激励器下游局部减阻量的流向恢复区距离可以达到900个壁面单位。对控制前后的流场进行测量,结果表明施加最优控制以后,湍流边界层内流向速度统计量发生了明显改变:在减阻区内（局部最大减阻量达27.6%）,其近壁面流向速度的平均值和脉动值均有所降低,无量纲化平均速度曲线在对数区向上偏移且斜率增大。猝发现象强度在最大减阻区中降低了30%,猝发现象得到有效抑制,近壁面准流向涡由于等离子体激励器产生的流向涡上洗作用被带离壁面,减阻区内的湍动能耗散率增大,且能够将此现象维持至缓冲层与对数区的交界处,施加控制使得大尺度的高速流体破碎成小尺度结构,降低判定拟序结构猝发的阈值,使得近壁面处猝发频率增加,但强度降低,从而降低了壁面摩擦阻力。