涡轮基组合推进系统因其工作包线宽广,性能优异等,被认为是两级入轨运载器的第一级动力装置的最优选择,同时也是下一代自然吸气推进系统的主要发展方向,备受国内外研究机构重视。本文的工作主要是建立串联式涡轮基组合推进系统数值模型,对其不同工作模式的工作特性进行分析,具体包括:首先,建立进气道/串联式涡轮冲压组合发动机一体化数值仿真模型。采用“平衡法”建立部件间共同工作关系,研究了非线性方程组数值解法,基于混合Newton-逆Broyden方法求解部件共同工作方程组,在保证求解精度的同时降低了计算复杂度。其次,研究了组合推进系统涡轮模式的起动问题,包括地面起动、风车起动和空中静止起动。基于几何相似扩展部件工作特性,使用“平衡法”建立部件间流量连续条件,开展了起动过程仿真。再次,对组合推进系统的工作特性进行分析,根据冲压模式耗油率与涡轮基模式耗油率的对比,确定组合推进系统工作模式转换的工作点。同时,根据转换要求,制定了转换控制计划,为组合推进系统在不同工作模式间的平稳过渡提供保障。最后,研究了组合推进系统的控制器设计问题。根据其工作模式,初步划分为五类:起动、中间、加力、冲压及转换控制。采用增广线性二次型控制算法,并基于差分进化算法优化权重矩阵Q、R,使设计的控制器满足性能指标。采用比例-积分控制器对组合推进系统的起动及加力点火过程进行控制。论文通过仿真验证了控制方法的可行性。