巡航速度大于5马赫的高超声速飞行器是现阶段航空航天领域的一个研究热点,其在民用领域和军用领域均存在着重大的应用潜力。同传统飞行器的适航能力不同,其可工作的飞行状态和环境较为局限,只能在特定的流场条件下表现出最佳的空气动力学特性。为了使高超声速飞行器能够在宽速域流场条件下具有良好的升阻比,更好的应对复杂、多样的飞行环境,国内外研究人员不断地探索宽速域高超声速飞行器的实现方法。目前高超声速变体飞行器的研究主要集中在将传统飞行器同高超飞行器进行融合设计,这使得变体机构较为复杂,且变形过程实现难度较高。本论文针对以上问题,从高超声速飞行器外形构建、高超声速飞行器气动特性数值模拟分析及变体机构布置、变体机构静动力学仿真、变体机构振动试验验证等方面展开了研究,主要工作如下:1、在现阶段高超声速飞行器的研究基础上,提出了一种以锥导乘波体构型为基础的高超声速变体飞行器方案。设计了能够在多个流场条件下保持优异空气动力学特性的高超声速变体飞行器外形并根据变体需求提出了变体机构驱动系统的初步方案。2、基于计算流体力学方法,采用数值模拟手段构建了高超声速飞行器的空气动力学模型,对其在目标流场条件及非目标流场条件下的空气动力学特性进行了仿真分析。通过对比以往高超声速飞行器和本文设计的高超声速变体飞行器的升阻比的大小以及升力系数和阻力系数,验证了本文设计的高超声速飞行器相较一般高超声速飞行器存在优势。3、依据高超声速飞行器外部流场分析结果,确定变形机构在正常状态和极限状态下承载的载荷范围,采用有限元方法,对变体机构的动力学和静力学强度特性进行了分析。并在此基础上分析所得到的变体机构的应力、应变分布情况对未来结构设计提出优化依据。4、搭建了变体机构试验平台,将高超声速飞行器的变体速度作为试验变量,选取特征点布置加速度传感器,将收集的加速度信号通过快速傅里叶变换转化为各特征点的频谱特性并与仿真结果进行比较,讨论高超声速变体飞行器变体速度同变体机构颤振的关系,为下一步该系列变体飞行器的设计和优化提供参考。本文对可适应多种流场条件的高超声速变体飞行器的外形设计和变体机构驱动进行了研究,给出了一种初级的高超声速变体飞行器的设计思路,对该系列的飞行器发展提供依据和参考。