本文将超声速Bump的工作原理引入高超声速进气道设计以提高进气道的性能。但是直接将Bump装置加入高超声速进气道会造成严重的流动损失,因此提出一种适用于高超声速进气道的Bump/前体一体化设计方法。首先,高超声速进气道Bump/前体一体化设计方法由密切面流场设计和密切面展向布置两部分组成。在密切面流场设计中,提出由激波依赖域和主压缩域组成的两区流场。主压缩域求解中,将二分法引入基于压力分布的特征线法,实现对流场内马赫波疏密的控制,进而控制流场的压缩量。而后,沿展向对不同压缩量的密切面进行布置,使前体形成细长状的Bump构型。其次,通过数值计算和风洞试验对Bump/前体一体化设计得到的进气道展开分析。数值结果表明:在设计马赫数下Bump/前体一体化基本没改变进气道气动参数;阻力与原进气道基本相当,甚至略有减小;但Bump型面对前体上的边界层气流产生显著的排移作用。在进气道起动特性研究中发现Bump/前体一体化使进气道的自起动能力变强,维持起动能力增强,迟滞环变小。这些特点都极大改善了进气道起动性能。分析发现Bump/前体一体化加速了不起动进气道分离区的横向流动,使分离区形态发生三维重构,从而加速了进气道的起动。然后,依托试验平台开展进气道起动试验,试验成功得到进气道随攻角由不起动到起动的过程。结果表明,风洞试验得到的进气道自起动攻角和自不起动攻角与本文采用的数值计算结果基本一致,起动流场和不起动流场结构基本相同,从而验证了本文所采用的计算策略的可靠性。最后,在本文Bump/前体一体化设计方法的基础上,对Bump展向型面和Bump高度开展了研究和优化设计。在Bump展向型面的对比研究中发现,型面的不同极大改变了进气道的起动性能。同时发现将横向压力梯度集中在侧板附近有助于分离区横向溢流,从而加速进气道起动。在Bump高度的研究中发现,增加高度有助于改善进气道起动性能。随着Bump高度的增加,大尺度分离区从“弓形”过渡为“波浪形”。此外,还对起动过程中两种不同的分离区进行了研究,根据分离区的特点定义了开放式分离区和封闭式分离区。通过对进气道起动过程的研究发现进气道内形成封闭式分离区时,通常在高于设计马赫数时才能起动,进气道设计中应尽量避免这种状态。