论文以临近空间宽速域飞行器气动布局为研究对象，创新性地提出了两类宽速域飞行器设计方案——“串联”方式与“并联”方式，设计了新概念宽速域飞行器气动构型，采用理论分析和数值仿真方法考察了宽速域飞行器的气动性能。对论文中采用的数值仿真方法、试验设计法和优化算法等基本理论进行了比较详细的介绍，并针对相关算例进行了数值验证，发现数值仿真结果与试验数据吻合得较好，数值仿真方法的可靠性较高。详细介绍了串并联两种新概念宽速域飞行器的设计理论。依据“串联”方案的设计理论，构建了宽速域“串联”飞行器的物理模型，并分析了其在宽速域范围内的气动性能，获得了宽速域“串联”飞行器气动特性随攻角及来流马赫数的变化规律。在初步掌握其气动特性的基础上，考察了连接段长度、前体厚度及后体宽度对宽速域“串联”飞行器气动特性的影响。研究发现，宽速域“串联”飞行器能够改善基准构型飞行器在宽速域范围内的整体气动性能，选择合适的连接段构型可以使宽速域飞行器的气动性能更优，达到“串联1+1>2”的效果。在连接段构型的参数选取中，连接段长度对宽速域“串联”飞行器气动性能的影响起主导作用，前体厚度和后体宽度对其气动性能的影响不太明显。在“并联”设计方案基础上，设计了宽速域“并联”飞行器的物理模型，分析了其在宽速域范围内的气动性能，得到了宽速域“并联”飞行器的气动性能随攻角及来流马赫数的变化规律。在对其气动特性与流场特征分析基础上，设计了多种“并联”组合方式，研究了前缘线生成方式、设计马赫数与上端面后缘线对宽速域“并联”飞行器气动性能的影响。研究发现，“并联”方式能够很好地提高飞行器在宽速域范围内的气动性能，采用“低+高+低”模式设计的宽速域“并联”飞行器在宽速域范围内的气动性能更优，高马赫对应的乘波体前缘线对其气动性能起主要作用，当设计马赫数之间相差为定值时，基准构型的设计来流马赫数对其宽速域“并联”飞行器的气动性能影响甚微，合适的后缘线能够提高其气动性能。在分析机翼对高超声速飞行器气动特性影响基础上，针对机翼对宽速域“并联”飞行器气动性能的影响进行了初步考察。研究发现，带翼宽速域飞行器与“黑雨燕”外形类似，升阻比受翼型形状的影响比较明显，增加机翼可以改变俯仰力矩特性，具有乘波特性的翼型能够给机体提供较高的升力，有助于提高升阻比。比较全面地对比研究了宽速域“串联”与“并联”飞行器两种设计方案的特点，在此基础上，采用试验设计法与数值仿真相结合的方法，考察了宽速域“串联”飞行器结构参数对其气动性能尤其是升阻比的影响，选取不同的前体缩放比例、后体截取比例和连接段长度作为设计变量，升阻比作为目标变量，着重对其宽速域“串联”飞行器气动构型进行了优化设计，并将优化结果与数值仿真结果进行了对比分析。研究发现，宽速域“并联”方案气动性能略优于“串联”方案，但“串联”组合方式更易参数化选取，模型生成容易，可控性强，便于优化，采用正交试验设计获得的优化结果与数值仿真结果吻合较好。