热化学非平衡绕流流动及等离子体中电波传播的研究是空气动力学、气动热物理以及通讯“黑障”现象研究的重要内容,在高超声速飞行器热防护、飞行器外形设计、目标探测与识别及雷达通信方面有重要应用价值。本文在国内外研究的基础上,对飞行器高超声速绕流流场及等离子体鞘套的特性进行数值模拟研究和分析,论文大体可分为两个方面:一方面、基于CFDFASTRAN软件对高超声速飞行器的绕流流场进行数值模拟研究,验证软件的可行性并且考察不同目标模型的非平衡绕流流场特性,且模拟得到不同飞行条件下绕流场数据;另一方面、本文对飞行过程中目标体周围所形成的等离子体鞘套进行分析,然后根据合理的公式来分析等离子体鞘套特性,考察目标的雷达散射截面特性,为相关工程应用提供理论依据。论文的主要工作包括以下两方面:(1)高超声速飞行器非平衡绕流场FASTRAN模拟以FASTRAN软件为基础,利用有限速率化学反应模型,分别对钝锥实验模型、锥型飞行器三维模型的非平衡流场和气动物理靶圆球流场进行系统的数值模拟和分析研究,考察有限速率化学反应模型、边界条件等因素对绕流场非平衡特性计算结果的影响。(2)目标飞行器流场中的等离子体特性分布分析利用计算所得的目标周围的流场数据,计算出等离子体参数——等离子体频率和等离子体碰撞频率的分布状况,给出了两种重要参数的分布云图。分析了不同的计算公式之间的差异,采取了较为符合特殊环境的公式。根据所得数据,分析圆球目标的雷达目标特性,对比了目标在有无等离子体鞘套两种情况下的雷达散射截面特性。