高巡航马赫数、高燃油经济性、宽工作包线以及高雷达隐身性能等是未来飞行器追求的重要战术指标,而如何通过控制飞行器高速飞行中的激波状态,来提升飞行器的气动性能,是工程中亟需解决的问题。等离子体合成射流（Plasma Synthetic Jet,PSJ）激励器具有结构简单、响应速度快、频带宽、参数易调节、气动激励强度高等优点,对解决激波引起的负面效果具有巨大的应用前景,正逐渐成为高速主动流动控制领域的前沿和热点之一。然而,等离子体合成射流激励器产生气动激励及其流动控制激波的机理是其急需解决的关键科学问题。针对高速流场流动控制的迫切需求和上述关键科学问题,本文采用实验和数值仿真相结合的方法,开展了等离子体合成射流激励器在静态场、超声速场和高超声速场气动激励及其流动控制的研究。此外,本文还对等离子体合成射流激励器气动激励极限进行了相关研究,提出了相应的解决方案。论文首先利用多物理场耦合的方法和高速锁相纹影成像的方法,在时间和空间尺度上,研究了等离子体合成射流激励器从放电到产生气动激励,从腔室内到腔室外的整个激励过程以及多脉冲条件下热累积效应,实现了对激励器本体特性的全面认识。其次,采用高速锁相纹影成像技术和电参数测量系统,对影响等离子体合成射流激励器气动激励强度的几何参数和放电参数进行了细致研究。研究表明,在高频、多脉冲放电条件下,等离子体合成射流激励器的气动激励存在连续稳定激励阶段、临界激励阶段和非连续激励阶段,进而摸清了激励器的限制,获得了不同参数对激励强度的影响,为实际主动流动控制时放电参数设置提供了参考。本文针对等离子体合成射流激励器的掣肘,提出了相应的自适应激励控制方案,以提高激励器的可适范围。此外,对单体式和阵列式等离子体合成射流激励器在脉冲放电后气动激励做了比较分析,结果表明,二者产生的气动激励类似,不过阵列式激励器气动激励范围更大,产生的冲击波会形成一道“波阵面”,为大范围流动控制提供了可能。然后,将等离子体合成射流激励器用于激波/边界层流场,开展了相关主动流动控制研究。激励器喷出冲击波和合成射流存在时间差,利用外流场相应变化的结果,发掘了激励器对激波控制的关键因素。通过实验和数值仿真,综合分析了气动激励对外界流场的控制过程。结果表明,等离子体合成射流激励器放电后,喷出的一簇冲击波对外流场的流动控制起关键作用。冲击波不但对斜楔压缩拐角诱导的斜激波形态有较大影响,对剪切层亦有作用。因多道冲击波喷出的时刻和强度存在一定差别,故而在其传播过程中造成剪切层呈现“海波状”。此外,等离子体合成射流激励器布置位置、放电参数,对控制效果均有重大影响。最后,本文研究了等离子体合成射流激励器在高超声速流场中的控制效能,分别在二元进气道前体和逆向喷流开展了应用研究。在时间和空间尺度上,分析了激励器对激波和流场结构的控制效果,并对多脉冲激励时激励器产生的气动激励与外流场的平衡过程进行了分析。本文深入研究了等离子体合成射流激励器的基本特性,揭示了激励器存在的掣肘并给出了相应的解决方案,阐明了激励器控制激波/边界层干扰现象的主导因素,对等离子体合成射流激励器在航空航天、流体机械等领域的应用有一定的理论意义和工程应用价值。