针对日益复杂的战场环境对高超声速飞行器性能的需求,为了进一步拓宽现有飞行器的性能包线,研究了飞行器的两种变形设计方法。与传统高超声速飞行器对比,高超声速变形飞行器具有增加射程、提速和提高突防能力等潜在优势。不同于亚声速或超声速变形飞行器的研究,高超声速变形飞行器研究难点在于飞行环境更为复杂考虑气动的同时还要考虑气动加热、过载等影响。本文主要对高超声速变形飞行器的气动特性和弹道优化进行了研究,提出了若干方法,得到了一些结论。主要工作内容如下:首先,梳理了国内外高超声速飞行器、变形飞行器方面的研究现状,总结了国内外变形飞行器气动计算、气动热计算和弹道优化等有关技术的研究成果。其次,设计了两种高超声速变形飞行器的变形方案,然后进行了变形实现机构设计。使用DATCOM对飞行器的两种方案分别进行气动计算,得到了飞行器在不同飞行条件、不同变形尺寸下的升力系数、阻力系数,并且用CFD软件进行了部分结果的复算。对弹翼前缘气动热的计算公式进行了推导,并计算出了不同变形尺寸下的热流密度与总热流量,对比分析了两种方案下气动参数和气动热参数的变化特性。最后,对高超声速变形飞行器弹道优化问题进行了设计,建立了弹道优化模型。分别用弹道常规规划法和RPM(Radau伪谱法)对固定翼飞行器进行弹道优化,结果表明攻角最优方案围绕攻角常规方案上下浮动但优化结果显著。用RPM(Radau伪谱法)分别对固定翼飞行器与变形飞行器进行了弹道优化,通过对弹道性能的对比探究了高超声速变形飞行器最优射程的控制量变化规律。仿真结果表明高超声速变形飞行器具有明显增程效果,控制量变化规律与气动特性分析所得结论一致。文中所设计飞行器的变形模型及弹道优化设计方法可为高超声速变形飞行器的总体设计提供参考。