高超声速边界层转捩对真实飞行器气动力、气动热布局具有重大影响,一直是相关研究的热点。圆锥作为典型实验模型,研究其转捩机理具有重要意义;而研究台阶对圆锥边界层转捩的影响规律同样意义重大。因此,本文采用基于纳米粒子示踪的平面激光散射（Nano-tracer-based Planar Laser Scattering,NPLS）技术、高频脉动压力测试技术以及温敏漆（Temperature Sensitive Paints,TSP）技术在Ma6风洞内研究了不同条件下台阶对圆锥边界层转捩的影响规律。首先研究了光滑圆锥表面边界层转捩规律。在高超声速静风洞内,通过NPLS技术观察到了边界层由层流到出现第二模态波,而后边界层变薄并迅速转捩为湍流的完整过程;并对不同单位雷诺数、攻角条件下的尖锥和钝锥边界层进行了NPLS实验研究。结果表明:随单位雷诺数增加,边界层转捩前移,但钝锥边界层转捩要明显晚于尖锥;对于尖锥模型,随攻角增大,迎风面中心线边界层转捩推迟。通过高频脉动压力测试技术在低噪声条件下对0攻角圆锥表面脉动压力进行了测量,并采用功率谱密度、带通滤波和互相关计算等方法对其进行了分析,得到了圆锥边界层内第二模态波的特征频率、幅值和波长的发展规律,结果表明:第二模态波沿流向向下游发展时,特征频率逐渐降低、幅值先增大后衰减、波长逐渐增加;随单位雷诺数增加,边界层转捩提前。在静风洞内采用上述两种方法进行了对比实验,结果表明两种方法所得结果基本吻合。同时表明低噪声条件下第二模态波的发展规律与静风洞内结果一致,但边界层转捩明显提前。其次研究了0攻角条件下带不同台阶的小钝锥和尖锥边界层发展规律。在静风洞内对分别带不同高度前、后台阶的尖锥进行了脉动压力测量和NPLS流动显示实验研究;在低噪声条件下,对分别带0.5mm高度前、后台阶的小钝锥在不同单位雷诺数条件下进行了脉动压力测量,并对典型状态进行了流动显示研究,对分别带不同高度前、后台阶的尖锥进行了脉动压力测量实验;采用TSP技术对0.6mm高度的前、后台阶以及光滑尖锥模型进行了实验研究。所得结果表明:各条件下第二模态波特征频率和幅值沿流向的发展规律均与光滑圆锥中所得结论一致,但在高度较大的前台阶模型中第二模态波的波长则并非单调增加,而是出现波动;三种方法均表明后台阶对边界层转捩的影响明显大于前台阶,后台阶对边界层转捩具有促进作用,且随台阶高度增加,促进作用增强,而前台阶则在高度不大时对边界层转捩反而具有抑制作用,但随高度增加,抑制作用逐渐减弱,甚至出现促进作用。最后采用上述三种方法研究了不同攻角条件下台阶对圆锥边界层转捩的影响规律。结果表明:后台阶在不同攻角下均对边界层转捩具有促进作用,而前台阶则既可能具有促进作用,也可能具有抑制作用,但前台阶对边界层发展的影响远小于相同高度的后台阶。