随着弹箭向远程化发展,传统的底凹、底排等炮弹增程技术已渐渐无法满足射程的要求,因此利用冲压发动机实现炮弹的增程被越来越多的研究和应用。进气道是冲压增程炮弹重要组成部分之一,其性能好坏直接影响冲压发动机推力,进而影响炮弹的射程,而冲压增程炮弹的进气道型面一般是不可调节的,因而进气道型面好坏直接决定了进气道的性能以及炮弹的阻力特性,而进气道与炮弹弧形部相关联,弧形部是炮弹阻力的主要来源之一,故对进气道型面和弧形部进行优化设计非常必要。本文基于以上因素,建立了一套进气道型面的优化设计方法,具体研究内容如下：首先,分析了炮弹在被动飞行段时内外流场特性以及发动机工作时进气道的流场特性。建立了冲压增程炮弹的几何模型,并对炮弹发动机不工作时的内外流场进行数值仿真,分析了炮弹在发动机不工作时各部分的阻力。进而对冲压发动机工作时的进气道流场进行三维数值仿真,研究了进气道内流场结构,重点分析了加强筋、附面层的干扰以及附面层和激波的相互干扰对进气道性能的影响,以及不同来流马赫数和不同攻角下,进气道性能的变化规律,得到的结果为后续研究提供了理论基础。其次,根据设计由粗到细的原则,忽略进气道亚音速扩张段型面对进气道性能的影响,建立了基于一维流理论进气道型面的优化设计方法,利用该方法对进气道型面设计参数进行了单目标和多目标的优化。建立了超音速多锥(多楔)进气道性能参数的数学模型及进气道外壳阻力的数学模型,推导了基于一维流的进气道总压恢复系数及进气道外壳阻力系数,并编写C语言程序求解其值；建立了自动优化平台,集成C语言程序和优化策略,完成了对单锥、双锥、三锥和单楔、双楔、三楔进气道的单目标优化。优化结果与Schittcowski结果对比,二者吻合很好,证明了优化结果是可信的。根据Fraenkel理论给出了冲压增程弹丸外壳的阻力特性曲线,建立了外壳阻力的数学模型,并研究了固定面积比以及不同面积比下的外壳阻力特性。在此基础上,分别对上述几种进气道型面设计参数进行了多目标优化,得到相应的最优设计曲线。再次,创建了完整的进气道模型,在此基础上建立了基于流场数值仿真的集成优化平台,将进气道的参数化建模、流场仿真及优化方法集成在平台上,实现进气道型面的自动化优化,利用该方法对进气道型面设计参数进行了单目标和多目标的优化。利用NURBS理论设计了双锥进气道亚音速扩压段型面,建立了进气道优化的几何模型,以进气道的流场仿真结果作为评价体系,采用特殊的拓扑结构划分流场计算区域,避免了进气道模型在更新过程中流场网格发生畸变,同时设置了激波监视面,以确保流场迭代过程中正激波恰好位于进气道喉道。对进气道型面进行了单目标和多目标优化,优化后的进气道能在牺牲较小的总压恢复系数下,大幅减小炮弹阻力,有效地增加了射程。在此基础上,比较了基于一维流的优化结果和基于CFD流场的优化结果,得到进气道型面设计的一般方法。最后,对优化后的进气道进行了超音速风洞试验研究,测量了来流马赫数为2.5和2.0时的迎风侧与背风侧的壁面静压和进气道出口总压,并与仿真结果对比,二者基本一致,说明数值仿真结果基本能反映进气道内的压力变化及总压的变化,因此,基于仿真的优化结果的可信度较高。