针对基于声矢量传感器的空气流动速度(简称空速）测量问题，提出基于时空扩展MUSIC空速估计算法。首先，经过理论分析，得出在超音速气流形成的马赫锥内，任何一点有且仅有两个波阵面相叠加，这两个波阵面可以被认为是由两个相干“等效声源”产生的，在此项基础上，建立了声波在超音速稳定气流中的传播模型；其次，结合声矢量传感器的测量模型，基于时空扩展MUSIC算法实现超音速空速估计，并对测量模型进行了失效分析，推导了估计的CRB界；仿真实验结果验证了算法的有效性。

利用超音速气流环境模拟装置, 开展了自然对流和马赫数为3切向气流下, 1064 nm连续激光辐照TA15钛合金和LY12铝合金热响应实验研究, 得到了材料在两种条件下的温升曲线及熔穿时间。结果表明: 在激光辐照材料未使得其表面发生熔化前, 气流对材料激光辐照过程中的冷却效应较为明显, 在表面发生熔化时, 熔化的液态物质在气流切向力剥蚀作用下被吹离材料表面, 使得激光继续作用在材料上, 熔化→剥离→熔化→剥离如此反复, 可加速熔穿过程; 此外, 切向气流将影响钛合金这类热扩散系数较低材料的温度场分布, 使得气流下游处的温度高于上游, 而对铝合金这类热扩散系数较高的材料而言, 影响不明显。