内埋武器舱系统可以大幅降低战斗机雷达反射面积和飞行阻力,有利于实现隐身及超声速巡航。因此,新一代战斗机均将武器装载方式由传统外挂式转为内埋式。然而内埋武器舱流动的复杂性也引起一系列新的气动问题:如剪切层不稳定、涡生成与脱落、激波/激波、激波/剪切层相互干扰等,造成舱内大幅度压力脉动,产生剧烈振荡和刺耳的噪声,对舱内设备造成疲劳破坏。武器发射时,需要穿越剪切层出舱,受强非定常流场的影响,下落轨迹及姿态发生改变,命中率降低,甚至会与载机相互碰撞,威胁载机安全。因此开展内埋武器舱系统气动特性及武器分离安全性研究具有重要意义。本文应用高保真度数值模拟方法,以战斗机内埋武器舱系统为研究对象,对弹舱气动特性、流动控制措施、弹舱与挂载间的强耦合流动特性及武器分离安全性等问题进行了研究。文中较重要的研究进展包括:1、对比分析了两种主流近场噪声模拟方法的优缺点,结果表明分离涡模拟方法更适用于进行弹舱流动机理研究,随后采用该方法得到了边界层厚度变化对开式弹舱及过渡式弹舱流动特性及气动声学特性的影响规律。通过改进Rossiter半经验公式推导方法,得到公式中经验常数物理意义。明确了经验常数取值与边界层厚度的关系,由此揭示了边界层厚度改变引起弹舱气动噪声频率偏移的机理。2、提出了后壁多孔板加耗能腔的新型流动控制措施,分析了耗能腔内“活塞型”和“回流型”流态对弹舱气动声学特性的影响机理,得到了有效的耗能腔尺寸。该措施能够缓冲脱落涡撞击强度、打破自持振荡循环,大幅降低弹舱内噪声水平。内埋武器舱前缘修型可以改变脱落涡撞击弹舱尾缘的频率和强度,从而改变弹舱内气动声学特性。3、建立了内埋武器舱及其挂载之间强耦合流动特性问题的研究与分析方法,实现武器分离问题与气动噪声问题同时求解。采用时频联合分析技术对舱内非平稳信号进行分析,找出了弹体动态下落穿越剪切层全过程中弹舱内非平稳气动声学特性变化规律。通过与外挂武器分离特性对比,得到了弹舱强非定常流场及剪切层对内埋武器受力及下落姿态的影响规律。4、模拟了战斗机超声速飞行发射武器时,弹体动态激波与舱门激波相交、激波/剪切层反射等复杂流动过程,揭示了弹体在该复杂流场下气动特性和运动特性的变化规律,阐明了舱门及其开启姿态对武器下落轨迹特性的影响机理。找出了来流马赫数、初始发射速度、初始角速度等参数对武器分离安全性的影响规律。本文研究丰富了内埋武器舱气动噪声机理的基础理论,为内埋武器舱降噪措施提供了新的思路。能够为新一代战斗机内埋武器系统舱门和挂载的优化设计提供可靠的参考依据,对武器安全分离控制策略的制定提供技术支撑。