载人龙飞船（Crew Dragon）是由美国太空探索技术公司（Space X）研制的新一代载人飞船。龙飞船作为美国新一代载人飞船的代表,不仅实现了重复使用,极大的降低了发射成本,而且采用了垂直回收方式,从而可以实现定点着陆回收。我国面临着发展新一代载人飞船以满足长期大量人员物资的天地往返需求。研究龙飞船的相关气动性能对于我国新一代载人飞船的发展也有着积极的借鉴意义。本文以载人龙飞船为例,对钝头体类飞船返回舱的气动布局设计进行了研究。本文的主要工作如下:1)采用贝塞尔曲线与二次曲线法,对龙飞船返回舱以及其他几种典型返回舱进行了参数化建模,比较了不同时期载人返回舱在气动布局上差异并分析了原因2)采用基于修正牛顿流的工程预测方法,计算并分析了龙飞船高超声速下的气动特性,同时对各外形参数对于气动性能的影响进行了分析。之后,对比了龙飞船与其他几种典型返回舱高超声速下的气动特性。在此基础上,讨论了质心系数、配平攻角以及静稳定度之间的相互影响关系,并分析了气动特性对于质心系数的敏感性,给出了质心布置的参考依据。3)采用遗传算法,以最大升阻比、最大容积率等目标分别进行了单目标优化和多目标优化。比较了原始外形与优化外形的在气动布局以及气动特性上的差异,分析了优化外形的气动性能的提升程度,以及不同优化目标对于外形参数变化趋势的影响。4)在工程预测获得返回舱相关气动性能参数的前提下,对龙飞船及其他几种典型返回舱的航迹进行了分析。首先建立了飞行力学相关坐标系及坐标系间的变换公式,选取了计算所需的大气模型与地球模型,建立了再入段的运动学和动力学方程。然后通过计算对各返回舱的航迹进行了仿真。5)进一步提升飞船返回舱的性能,对升力体构型返回舱进行了探索。以Clipper返回舱为例,建立了其参数化模型;采用工程预测方法计算了其基本气动性能并与龙飞船返回舱进行了对比分析;设计了后缘舵以实现对返回舱俯仰及滚转方向上的操纵,并对舵面大小及返回舱质心位置进行了匹配设计;最后对Clipper返回舱的航迹进行了计算并与钝头体返回舱进行了对比分析。6)对本文的研究工作进行归纳总结,并对未来可继续开展的工作进行展望。