近日，中国宇航学会组织开展了2026年度高水平博士学位论文激励计划评选工作，我院杨树梓博士的学位论文“二元高超声速进气道加速自起动机理及预测”成功入选，论文指导教师为谢文忠教授。此次入选，是学院首次摘得该学会优秀博士学位论文奖，实现了历史性突破。

中国宇航学会成立于1979年10月，是由钱学森、任新民、张震寰发起，国务院、中央军委、民政部联合批准成立的国家一级学术性机构和法人社会团体。是联系我国宇航科技工作者的桥梁和纽带，是发展我国宇航科技事业的重要社会力量。“中国宇航学会高水平博士学位论文激励计划”旨在推动宇航领域科技进步，鼓励创新性研究，激励宇航领域博士研究生潜心钻研、务实创新，解决宇航领域重要理论及实际问题。该激励计划经形式审查、专业初评（双盲）、终评答辩，本年度全国仅14篇论文入选。此次入选，也是学院在优博申报新赛道上迈出的关键一步，学院将以此为契机，持续提升研究生培养质量，争取更多高水平成果。

获奖博士学位论文介绍

论文题目： 二元高超声速进气道加速自起动机理及预测

论文作者： 杨树梓

指导教师： 谢文忠教授

学科专业： 航空宇航科学与技术

研究背景

在空天一体作战、全球快速到达等战略需求牵引下，高超声速飞行技术已成为国际空天领域竞争的重要战略方向。进气道作为吸气式推进系统的关键气动部件，其自起动性能直接关系到发动机能否稳定工作。当飞行器加速至转级马赫数后，若进气道无法实现自起动，在内收缩段入口或内部将形成大尺度分离包与复杂波系，导致流动损失增加、压力剧烈波动，甚至发动机无法正常吸气，威胁飞行安全。因此，准确预测高超声速进气道的加速自起动性能，是保障高超声速推进系统高效稳定运行的重要基础。

目前，已有的自起动预测方法无法充分反映真实不起动流场结构、几何构型及三维流动效应的影响，预测精度低且适用范围窄。其深层原因在于以下几个问题尚缺乏充分认识：a）高超声速进气道不起动流场发生堵塞的内在物理本质是什么？b）该堵塞效应在什么条件下消褪并实现自起动？c）内收缩段关键几何参数和三维流动效应对自起动性能的影响如何定量表征？因此，亟需深入揭示高超声速进气道加速自起动的物理机制，并建立能够反映真实流动特征的自起动预测模型。

主要研究内容

论文以二元高超声速进气道加速自起动过程为研究对象，综合运用数值模拟、理论分析与风洞吹风试验手段，系统研究了不起动流场的堵塞机制、加速自起动机理及自起动性能预测模型，为自起动性能评估与进气道工程设计提供了理论依据和预测工具。

首先，针对硬不起动和软不起动两类典型流态，揭示了不起动流场的堵塞机制，发现分离激波耦合作用于主分离包形成的自耦合激波/边界层干扰所诱导的高压升是导致流场堵塞的关键因素。在此基础上，通过小扰动分析揭示了主分离包特征尺度与特征压升之间的非平衡关系驱动自起动的物理机制，阐明了有利扰动诱发主分离包失稳并推动其向下游运动直至消褪的自起动过程。

其次，基于临界不起动流场结构精确描述及主分离包尺度-压升匹配关系定量表征，分别建立了适用于硬不起动和软不起动进气道的二维自起动预测模型。数值仿真结果表明，两类模型的最大相对预测误差分别为5.1%和6.3%，预测精度优于已有理论预测方法。

最后，揭示了侧向溢流对主分离包吞入及自起动性能的影响机制，提出三维效应表征因子并建立三维预测模型。通过连续变攻角风洞试验，捕捉到主分离包吞入过程中的流场演变特征，识别出主分离包位置、尺度及周围波系均呈现大幅振荡的高度不稳定软不起动流态，并结合不同侧壁构型试验和公开文献数据完成模型验证。三维预测模型的误差范围为−4.1%～+6.5%，显著优于已有方法（−26.27%～+31.28%）。

图1 自起动小扰动分析方法

图2 自起动预测模型求解思路

主要创新点

针对高超声速进气道不起动流场堵塞机制不明的核心难题，阐明了自耦合激波/边界层干扰诱导高压升的堵塞机制，揭示了主分离包尺度与压升失衡驱动的加速自起动机理，突破了“喉道声速壅塞”的传统认知，为深入认识高超声速进气道自起动过程提供了全新的理论视角。

针对传统一维无粘模型难以反映内收缩段几何构型及粘性效应的固有局限，提出基于真实不起动流场结构的建模思想，建立了面向临界硬/软不起动高超声速进气道的二维自起动预测模型，有效提升了自起动性能预测精度，为自起动性能的高精度预测开辟了新的理论途径。

针对二维理论预测模型无法反映唇罩入口侧向溢流三维效应的先天不足，揭示了三维效应对自起动性能的影响机制，提出了三维流动效应的定量表征因子，建立了三维自起动预测模型，并通过宽范围试验结果验证了模型的预测能力，推动了高超声速进气道自起动性能预测从理论分析层面向实际工程应用的跨越。

获奖人风采

杨树梓，南京航空航天大学能源与动力学院2025届博士毕业生，现任中科南京未来能源系统研究院工程师。主要从事高超声速进气道自起动机理、激波/边界层干扰及相关预测模型研究。主持江苏省青年基金项目1项，发表SCI论文10余篇，获授权发明专利5项。曾获国家奖学金、南京航空航天大学优秀博士学位论文等荣誉。