现代战争中夺取制空权是战争胜利不可或缺的首要条件,且高性能的超声速空空导弹是实现这一目标最直接和最有效的武器。面对高度信息化的未来空战环境中超声速空空导弹轻量化、高机动、高制导精度、隐身和多用途等性能挑战,需要找到一种新的弹体飞行姿态调整方法,替代传统的空气舵、燃气舵等方式用以实现上述目标,因此应用涡流发生器的超声速空空导弹飞行姿态主动控制方法越来越多的出现在国内外文献中。但是涡流发生器作用超声速导弹的侧向力在理论层面上还没有被揭示,此外应用智能结构、智能材料的涡流发生器研制还没有被很好地解决,因此本论文旨在超声速导弹涡流发生器对弹体侧向力的作用研究以及涡流发生器构型设计和作动特性分析。涡流发生器是指在超声速导弹上布置的“微型”结构,通过调节涡流发生器在弹体表面“突出”高度、轴向位置和周向角度等参数来实现超声速导弹飞行姿态的主动控制。论文中首先,应用空气动力学中平行气流圆柱绕流模型及有势流奇点叠加方法,从理论层面给出涡流发生器作用导弹弹体侧向力解析解,引出等效速度环量假设。其次,参考现有主流服役的超声速空空导弹型号及参数,应用飞航导弹气动力系数的工程计算方法和导弹空气动力学计算方法给出等效参数下的超声速导弹涡流发生器作用弹体侧向力模型。最后,给出弹道坐标系内涡流发生器作用超声速导弹的动力学方程和超声速导弹绕其质心转动的动力学方程在弹体坐标系内的表达,结合特定算例计算涡流发生器对弹体飞行姿态影响规律。为了更加直观和有效地观察和分析涡流发生器作用超声速导弹分离涡旋状态和侧向力影响规律,应用计算流体力学仿真分析软件完成布置涡流发生器导弹在超声速流场中仿真分析研究。选取正确的湍流模型及合适的收敛准则,计算涡流发生器作用超声速流场中导弹弹体周围空气流体湍流强度分布。应用控制变量法获取涡流发生器的几何参数中高度参数、宽度参数和长度参数对超声速流场中弹体侧向力影响规律,计算涡流发生器在弹体上周向布置角度参数、轴向位置参数和涡流发生器数量参数对超声速流场中弹体侧向力影响规律,计算超声速空气流场参数和导弹弹体气动布局参数对弹体侧向力影响规律,给出后续涡流发生器设计提供设计指标要求,同时给出了涡流发生器作用弹体气动热特性分析。应用涡流发生器作用超声速弹体侧向力计算结果和涡流发生器功能需求和指标要求,提出了涡流发生器构型设计的多种方案,综合分析各个方案优劣,给出了应用串联式柔顺机构作为涡流发生器的执行机构,形状记忆合金丝作为驱动源的涡流发生器构型。应用卡式位移第二定律给出作为涡流发生器执行机构的串联式柔顺机构基本单元柔性铰链的柔度分析方法,建立不同边界类型下串联式柔顺机构柔度方程,进而给出涡流发生器执行机构的输入刚度、输出刚度及位移放大比模型。应用对称结构等效半模型分析方法,讨论涡流发生器执行机构刚度、位移放大比与其结构参数之间的关系。给出作为涡流发生器驱动源的形状记忆合金丝性能分析,以及其驱动涡流发生器执行机构的驱动特性,进而提出涡流发生器作动路径及输出位移的作图分析方法。根据涡流发生器作动特点,搭建了涡流发生器刚度测试平台和输入输出位移测试平台,开展涡流发生器执行机构刚度测试和位移放大比测试,结合有限元分析手段验证了前文给出涡流发生器执行机构刚度模型和位移放大比模型的正确性。应用拉伸试验机测试形状记忆合金丝常温和高温情况下拉伸回复曲线,结合涡流发生器作图分析方法,给出涡流发生器执行机构参数优化表。开展涡流发生器作动测试,试验结果表明形状记忆合金丝驱动的串联式柔顺机构满足涡流发生器功能需求和指标要求。同时考虑涡流发生器作动时的气动环境,开展等效载荷下涡流发生器作动试验,及布置涡流发生器的导弹弹体风洞试验,验证了涡流发生器作用弹体侧向力的有效性。