本文以斜爆震发动机在高超声速推进领域的应用为背景，主要通过理论分析、数值模拟和实验相结合的方法，对超声速气流中的斜爆震波的流场结构和驻定特性进行了系统研究，特别是对湍流状态下以及边界层影响下的斜爆震流场结构和驻定特性进行了探索。
　　分析了无粘条件下斜爆震波的两种过渡区结构的形成机理并建立定量判别指标。提出斜爆震波后和诱导斜激波后区域的状态差异是不同过渡区结构形成的直接原因。当两个区域状态差异较大时，状态匹配需要有激波才能实现，从而形成突跃型过渡区结构；而当状态差异较小时，则仅需弱压缩波即可完成状态匹配，不会形成激波，从而形成平滑型过渡区结构，并且提出了预测过渡区结构的方法。
　　对不同过渡区结构的斜爆震波的稳定性进行对比研究，同时，对来流参数和斜劈角度变化时理想热力循环效率的变化规律进行研究，并分析了循环效率与过渡区结构的关系。发现平滑型过渡区结构的斜爆震波有更强的稳定性，但是其热力循环效率会有显著降低；而突跃型过渡区结构的斜爆震稳定性较差，但其热力循环效率较高。处于两种结构之间的临界区域的斜爆震波在循环效率和稳定性上取得相对平衡，更加适用于斜爆震发动机应用。
　　对湍流条件下的斜爆震起爆特性和过渡区结构进行了研究。发现湍流效应导致斜爆震波的起爆区长度显著缩短，加强湍流脉动有利于缩小斜爆震发动机燃烧室尺寸。同时，湍流效应能够拓宽斜爆震波的起爆极限，且湍流强度越大斜爆震起爆下限越低。此外，湍流强度对斜爆震波的过渡区结构有明显的影响，相同的来流工况下湍流强度越大，斜爆震波后压力与诱导斜激波后压力之比越小，从而越容易形成平滑型过渡区结构。
　　研究了斜爆震流场中的激波边界层干扰现象及其对斜爆震结构和驻定特性的影响。发现平滑型斜爆震波主要受到来流边界层的影响，而受波后边界层影响较小。来流边界层分离导致起爆区长度增加，但斜爆震波整体结构变化较小。突跃型斜爆震流场同时受到来流边界层和波后边界层的影响，来流边界层分离增加了斜爆震起爆区长度，波后激波边界层干扰则会改变诱导区末端结构，降低斜爆震波稳定性。来流边界层厚度增大或者斜爆震波突跃度增大都会导致斜劈诱导的分离区和波后亚声速区发生融合并扩大，最终导致斜爆震无法驻定。