高超声速飞行器的激波层和尾焰流场中包含了NO、OH、O、N、N2+等多种分子、原子和离子,分子之间相互作用导致的激发与退激发过程,以及不同分子紫外辐射特征峰值的相互重合,都对正确建模紫外波段混合组分光谱辐射提出了更高的要求,因此建立正确描述多组分紫外辐射光谱的物理学模型是极有必要的。考虑到高超声速飞行器的激波层与尾焰的紫外辐射特性与飞行器类型、飞行状态、推进剂燃料等参数密切相关,因此确定紫外辐射特征与飞行参数的对应关系对目标的识别与特征反演具有重要的意义。本文以高超声速飞行器的激波层和尾焰作为研究对象,建立了热化学非平衡状态下的粒子数密度计算模型,基于视在光线法求得了非均匀流场沿视线方向的混合组分光谱辐亮度,结合光谱参数得到了OH、NO、N2+光谱反演振动/转动温度的具体方法。论文主要内容如下:1)非平衡辐射模型数值模拟基于流场中常见粒子的紫外光谱参数,考虑了化学非平衡状态下N2分子、N和O原子对OH激发/退激发作用,对置换反应的逆反应速率进行了重新建模,提出了一种改进的计算OH（A）的粒子数密度的碰撞—辐射模型。并使用玻尔兹曼分布计算了OH（A）的转动能级,对OH（A）的碰撞—辐射模型进行了简化,通过与Atlas试验的对比验证了模型的正确性。基于NO（A）的碰撞—辐射模型计算了NO（A）与N2（A）粒子数密度随温度变化的关系,对模型涉及的化学反应进行了敏感性分析,总结出敏感性较强的三组反应。基于热力学非平衡状态,通过改变电子、振动及转动温度计算得到了表征温度与紫外辐射光谱之间的对应关系。综合考虑了热化学非平衡状态,相比于仅考虑化学非平衡效应,将多温度模型代入OH的碰撞—辐射模型计算的BSUV试验激波层光谱辐亮度结果与试验拟合更好。2)非均匀介质光谱辐射传输特性分析基于视在光线法微分形式,推导得到了在非均匀介质中沿视线方向总的光谱辐亮度计算公式并进行了验证。基于HTV-2激波层流场数据,讨论了分层数不同对激波层光谱辐亮度计算结果的影响,可知随着分层数不断增加,光谱辐亮度计算结果的误差呈现先减小后基本不变的趋势。根据视在光线法计算了HTV-2激波层多组分混合紫外光谱,主要的辐射源为O原子及NO的NO（A-X）及NO（B-X）态辐射。考虑了处于化学非平衡状态的非均匀Atlas尾焰流场,结合OH的碰撞—辐射模型计算了OH的紫外辐射光谱。3)特征分子光谱温度反演方法通过对OH（A-X）、NO（A-X）及N2+（B-X）粒子的精细化光谱结构分析,分别讨论了紫外波段反演转动及振动温度的多种方法。基于已有的OH（A-X）（0-0）峰值反演理论,提出了使用OH（A-X）（1-1）的特征峰与参考峰的相对强度之比反演转动温度的方法,建立了相对强度之比随转动温度的变化关系。基于NO（A-X）光谱带结构,建立了NO（A-X）最大峰值（0-1）峰的半宽与转动温度之间的对应关系。基于N2+（B-X）光谱建立了（0-0）与（2-1）振动峰的相对强度与转动温度的对应关系,根据两组振动峰结构,提出了使用（0-0）与（2-1）峰反演振动温度的方法。