吸气式高超声速飞行器理想的推进系统是超燃冲压发动机，超燃冲压发动机尾喷管与燃烧室直接相连，由于没有收缩段和几何喉道对燃烧室出口非均匀气流的整流，使得尾喷管的进口气流具有相当大的不均匀性，而目前尾喷管的设计和性能计算，都假定进口参数均匀，尾喷管实际进口气流的非均匀性对基于均匀进口参数设计的尾喷管的气动性能有怎样的影响，以及怎样改进非均匀进口条件下的尾喷管性能等，都亟需研究，针对这一问题，本文进行了以下研究:　　首先，以给定的马赫数非均匀分布为目标，设计了均匀出口、非均匀出口的设备喷管，并对设备喷管的出口流场进行了风洞试验校核，试验校核的结果与设计值偏差很小，最大相对偏差仅为1.95％，最大均方根偏差不到0.016，说明设备喷管的设计合理，其出口流场的气流品质很高，能满足后续研究的要求。　　其次，对基于均匀进口参数设计的尾喷管进行了均匀进口、非均匀进口条件的数值模拟研究，结果表明:非均匀进口造成了欠膨胀状态的尾喷管推力下降3％～5％，负升力增加3％～17％，而过膨胀状态的尾喷管性能所受的影响更大。在此基础上进行了冷流风洞试验，试验与数值模拟的壁面压力分布吻合良好，验证了数值模拟结果的准确性。　　最后，对考虑进口非均匀设计的尾喷管进行了数值模拟和试验研究，并与均匀进口参数设计的尾喷管进行了气动性能对比，对比的结果表明:即使考虑进口非均匀设计的尾喷管出口面积减小了5.1％，在欠膨胀状态下，其非均匀进口条件下的性能依然优于均匀进口参数设计的尾喷管，且对相似非均匀分布、不同非均匀程度的进口条件能保持稳定的良好性能，为非均匀进口条件下的尾喷管设计提供了一个良好的方案。