逃逸救生系统是保障航天员安全的重要手段。针对神舟飞船在未来任务中存在运力不足、舱段冗余、不可重用以及无法深空高速返回的不足,设计了单舱可重用载人飞船,对逃逸系统提出了新的要求。本文基于单舱载人概念飞船,从逃逸系统方案选择、参数设计、仿真验证以及辅助入轨分析等四个方面开展了研究,主要研究成果如下:提出了基于单舱飞船的逃逸系统方案。在充分借鉴国内外逃逸系统设计特点的基础上,提出了更加符合单舱飞船需求的新型塔式逃逸系统方案,并确定了逃逸系统的主要组成。相对神舟飞船塔式逃逸系统,新型单舱飞船逃逸系统具有结构更简单、逃逸性能指标更优、飞行稳定性更好的特点。研究了逃逸系统参数设计方法。通过对逃逸性能指标、发动机工作参数以及逃逸飞行器本身的尺寸参数、质量特性之间关系的研究,提出了以发动机工作参数作为主要输入参数的逃逸飞行器参数设计总流程,以及各发动机段和连接段的参数设计流程,确定了计算各项参数所需的输入参数和计算公式,计算得到了逃逸系统总体和各部分的初步参数。建立了逃逸系统仿真模型及并开展了仿真验证。1)参考神舟飞船的逃逸模式划分,基于单舱飞船的特点,根据高度重新划分得到单舱飞船的逃逸模式;2)基于逃逸飞行的动力学方程、逃逸系统参数计算公式,设计了逃逸系统参数计算程序和逃逸飞行仿真程序;3)针对各逃逸模式,分别设计典型的逃逸工况,开展逃逸系统的逃逸性能指标、飞行稳定性仿真验证,确定了发动机工作参数以及逃逸系统其他各项参数。研究了逃逸系统辅助入轨策略。1)根据单舱飞船的发动机配置、推力参数以及正常飞行的抛塔时刻,确定了合理的辅助入轨方案;2)建立了辅助入轨的优化问题模型,针对优化问题对目标函数全局最优性及求解精度要求高的特点,提出了基于“遗传算法+序列二次规划算法”的组合优化策略;3)定量分析了辅助入轨性能指标,得到单舱飞船逃逸系统辅助入轨的有效载荷增量为246kg,速度增量为45m/s。本论文的研究结果对于我国未来逃逸系统设计具有一定的理论和工程参考意义。