目前高超声速飞行方式正在由传统的弹道式飞行和太空返回向临近空间大气层内做长时间高速机动飞行的方向发展。对于近空间远程机动高超声速滑翔飞行器来说,升阻比的高低决定了其航程和横向机动距离能否达到任务指标。乘波体在飞行过程中,下表面激波能够附着在前缘线上,阻碍了下表面的高压气体上溢,因而可以获得比传统升力体构型更高的升阻比,这一优势使其成为远程机动高超声速滑翔飞行器领域极具前景和应用价值的一种新型气动布局。然而,乘波布局飞行器在工程化应用过程中还存在诸多问题需要进一步研究和解决,本文针对乘波体的气动布局优化设计方法和静/动稳定性问题展开研究,主要工作如下:1)通过CFD数值模拟评估了强黏性干扰效应对乘波体的流场激波结构和升阻特性的影响,发现在强黏性干扰效应影响下,下表面激波位置明显下偏,使得“乘波”特性变差。针对这一问题,结合切楔/切锥法,提出了一种在定常工况下基于涡量的边界层位移厚度确定方法;在此基础上,提出了一种边界层优化乘波体设计方法,即将原乘波体的下表面沿物面法线方向扣去对应的边界层位移厚度,获得边界层优化乘波体。CFD结果表明,在强黏性干扰条件下,边界层优化乘波体的下表面流场激波位置与原乘波体在无黏设计工况的激波位置十分接近,改善了“乘波”特性,且由于优化后的下表面波阻降低,升阻比提高。2)乘波体的纵向静稳定问题在一定程度上制约了其工程化应用。针对这一问题,本文提出了一种“准乘波体”构型优化设计方法。该构型的生成过程为:首先,保留原乘波体的前缘线;然后,下表面采用一组由幂函数作为基函数确定的型线,前缘线上每个点沿相同的型线向下游发展,直到底面位置截止;上表面仍沿用自由流面。型线中每个基函数的比重由其系数确定,通过遗传算法对基函数系数进行优化,即可获得最优构型。CFD结果表明,“准乘波体”构型的流场能够保持较好的“乘波”特性且下表面压力分布均匀;无约束条件下获得的最优“准乘波体”构型可以获得比原乘波体更高的升阻比;通过引入不同约束获得的最优“准乘波体”构型,可以在一定范围内灵活的改变容积率,并且在优化过程中可以实现在设计点处配平和纵向静稳定。进一步研究发现,纵向静稳定的“准乘波体”前缘钝化后在大攻角会出现纵向静不稳定的问题;针对该问题,提出了切削法以改善纵向静稳定特性。3)横航向稳定性是乘波飞行器设计过程中的难点和关键点,本文对乘波体的横航向静/动稳定性进行了参数化研究。结合定常/非定常CFD数值模拟和Kriging代理模型,获得了乘波体横航向静稳定性和基于小扰动理论的乘波体横航向耦合运动模态在前缘线设计参数空间内的分布规律;采用传统的模态简化方法推导了荷兰滚模态阻尼简洁有效的近似表达式,对荷兰滚发散机理进行了合理解释;在模态简化过程中,定义了荷兰滚动稳定性导数N_pDYN的概念,该导数对荷兰滚阻尼特性的变化起着关键作用。4)为了在飞行器设计过程中快速评估飞行器的非定常气动力特性,本文发展完善了一种基于定常N-S方程数值解的黏性修正当地流活塞理论,构建了一种基于系统辨识技术的非定常气动力降阶模型——ARX模型,并将这两种模型用于快速评估高超声速乘波飞行器的动导数,验证了其精度;此外,建立了一种ARX/RBD状态空间模型以快速评估乘波飞行器的横航向耦合动态特性,与CFD/RBD结果对比后发现,该模型在保持较高仿真精度的同时,可将高超声速飞行器动态耦合特性的求解效率提高1²个数量级。