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航天器返回舱再入过程中，高马赫数造成激波层内气体温度急剧升高，由此导致的化学非平衡效应对返回舱气动特性将产生显著影响。而飞行高度和速度的变化影响着化学非平衡过程，进而改变对飞行器气动特性的影响程度。文章通过求解三维Navier-Stokes流体动力学方程，利用耦合化学反应动力学模型对返回舱再入开展数值研究与机理分析，获得量热完全气体模型和化学非平衡气体模型的气动力预测值，分析飞行条件变化时化学非平衡效应对气动特性的影响规律。根据Apollo返回舱的AS-202飞行试验数据验证了计算模型与数值方法。对返回舱