吸气式高超声速飞行器进气道因复杂的激波相互作用而面临热/力载荷突变等问题,深入认识激波相互作用是飞行器性能优化和设计创新的关键。采用轴对称内锥基准流场设计的内转式进气道具有诸多性能优势,但由于内收缩流动固有的汇聚效应,其激波相互作用与平面激波存在本质差异。此外,飞行器姿态调整还造成流动偏离轴对称状态,形成了更加复杂的三维激波相互作用。这些因素导致基于平面激波相互作用所能获得的对内转式进气道认知极为有限,难以支撑进气道的创新发展。本文提炼出轴对称和偏离轴对称的内锥流动,采用理论分析、数值模拟和风洞实验相结合的方法,深入研究激波汇聚和激波反射的特征和机理。在轴向来流条件下,对轴对称内收缩直锥产生的激波汇聚进行了理论分析。基于高超声速等价原理所描述的定常轴对称内锥激波与二维运动柱激波之间的等价性,结合柱激波的几何激波动力学解,给出了轴对称内锥激波形状的理论表达式以及激波汇聚增强快慢的定量关系,从而揭示了轴对称内锥激波汇聚的机理。激波在汇聚过程中的强度和横向曲率持续增大,是其增强越来越快的根本原因。通过考察激波汇聚过程,揭示了轴对称激波汇聚终结于马赫盘的机制,为理论求解马赫盘位置提供了依据。利用所发展的激波形状表达式,阐明了激波汇聚能够更快地达到von Neumann强度,从而限定了马赫盘允许存在的位置范围。在马赫盘下游,发现声速喉道的形成机制存在是否依赖于轴对称内收缩直锥尾缘膨胀波的差异性,进而阐明了膨胀波对马赫盘位置的影响规律。针对内锥流动偏离轴对称的情况,提炼出非轴向来流中圆截面内锥流动模型,并采用来流攻角量化流动偏离轴对称的程度,发现了激波汇聚的两个阶段。在攻角较小时,激波汇聚仅经历激波面连续、光滑的阶段并终结于马赫反射。利用弯曲激波理论,揭示了这一阶段的激波汇聚增强机制:初期主要由激波的强度非均匀性主导,而在后期激波横向曲率非均匀性的影响凸显。攻角较大时,激波汇聚会先后经历激波面连续、光滑和激波面间断化两个阶段。激波面出现间断后趋于平面化发展,并且激波的汇聚增强明显减缓。随着来流攻角增大,发现在流场对称面上原本必然发生的马赫反射被规则反射取代,进一步揭示了转变发生的原因:激波面间断化以及激波增强减缓导致其强度不足以发生马赫反射。针对非轴向来流中圆截面内锥产生的三维激波汇聚问题,利用高超声速等价原理,提出了将其转化为初始强度非均匀的近圆形柱激波内聚运动问题的方法,奠定了理论分析的基础。基于几何激波动力学的扰动相互作用理论,改进了波面-扰动追踪法,使其能够分析激波面出现间断之后的演化过程。改进后的方法不仅能够快速预测激波面的完整演变过程,而且揭示出激波面上先后出现两对拐折点的机理,获得了对激波面出现间断之后平面化发展的新认知。进一步地,利用改进后的波面-扰动追踪法,建立了预测原三维流动中激波反射类型的方法,并在宽参数范围内给出了激波反射类型的转变规律。