自飞行历史上第一次达到高超声速,人类对高超声速飞行的研究便开始进入到不断的深入和发展之中。各种航空飞行器在再入过程中达到的高超声速,各航空大国积极投入研究的临近空间高超声速飞行器,在带来先进性的同时,也带来了不可忽视的问题。在高超声速飞行中产生的高温效应,使飞行器绕流流场中的气体产生了离解、电离等一系列化学反应,使流场形成一团电离气体,称为等离子体鞘套。等离子体鞘套与电磁波之间的相互作用对飞行器与地面的通讯以及雷达对飞行器的探测识别作用造成了不可小觑的影响。等离子体鞘套的存在甚至造成通讯黑障现象,对飞行任务的安全性乃至成功与否带来隐患。针对这一现象,研究者们从等离子体鞘套的流场分布特性入手,在等离子体鞘套的形成机理、组成结构以及数值仿真方法等方面进行了大量的研究工作,并在此基础上进行了大量的电磁波与等离子体鞘套相互作用的研究,以解决等离子体鞘套对高超声速飞行带来的种种问题。本文以有限体积方法为基础,建立基于多块近似结构网格的计算网格,通过求解积分形式的流体控制方程-纳维斯托克斯方程对飞行器绕流流场进行数值仿真,采用隐式LU-SGS时间推进方法进行三维粘性流动计算,形成计算程序。程序中包含多种基于迎风方式的对流通量差分格式,以AUSM类格式为主,并通过Reminne问题将几种通量分裂差分格式进行对比分析。通过计算程序进行包覆飞行器流场的数值仿真模拟,将采用量热气体模型计算得到的流场与采用热化学非平衡计算得到的流场进行对比,总结两模型对流场仿真结果的影响。在以上有限体积计算流体力学方法的热完全气体流场仿真程序的基础上,引入热动力学模型和化学动力学模型,使其能够进行热非平衡、化学非平衡流场的数值仿真计算。采用双温度模型以及不同的七组元化学反应动力学模型,对热力学非平衡以及化学非平衡绕流流场进行求解,形成对高超声速热化学非平衡流场的计算程序,计算采用不同化学反应模型得到的流场分布并进行对比分析。通过现有文献中提供的计算和实验结果,验证了程序进行热动力学非平衡和化学非平衡流场计算的可行性和可靠性。进行电磁波与等离子体层相互作用分析,通过电磁波在等离子体层中传播的传输系数、反射系数和吸收系数对两者之间的相互作用进行描述。讨论等离子体层所具有的非均匀特性对电磁波传播的影响,以及存在外加磁场时电磁波在离子体层中的传播。以解决通讯黑障问题的为应用背景,将入射电磁波频率提高到太赫兹波段,为解决通讯中断问题提供理论参考。进行不同飞行场景下圆球绕流流体的计算,场景变化包括飞行马赫数以及飞行高度,分析比较等离子体鞘套随飞行高度和飞行马赫数的变化规律以及造成该变化的原因。得出不同飞行场景下的包覆球体等离子体气体的电子密度分布,计算相应的等离子体频率和等离子体碰撞频率。进行不同飞行场景下典型钝锥绕流流场的计算,飞行场景为RAM试验中飞行轨迹上的几个典型高度,得出电子密度以及相应的等离子体鞘套和碰撞频率,提取驻点线上流场特性进行介电系数转化,并计算驻点线上垂直入射电磁波的单程和双程传输。同时提取非驻点线上的流场特性参数进行介电系数转换,并计算电磁波再非驻点线上的传输。将通过不同传输路径得到的结果进行比较分析。