● 摘要
目前超燃冲压发动机得到了广泛的关注，成为各国研究的热点，但其需要解决的问题还有很多，而燃烧室中的火焰稳定便是其关键技术难题之一。本文针对超燃冲压发动机中的火焰稳定，通过试验研究和数值计算相结合，来研究后掠全高单支板与凹腔耦合稳焰的机制。
搭建了能够提供纯净空气来流总温达1450K的蓄热式纯净空气直连试验台，通过试验发现其顺式运行的持续加热时间更长但提供来流总温较低，而逆式运行可提供较高总温但持续加热时间较短，并通过颗粒测试证明其来流是纯净的。
针对后掠全高单支板与凹腔耦合燃烧室，建立了一维分析方法模型，分析壁面压力分布数据得到燃烧室内部其它参数，并通过测量燃烧室出口总压，得出一维分析方法的分析误差约为12%，该型燃烧室的冷态总压恢复要比热态的总压恢复小。
在纯净空气来流下试验研究表明，分级喷射不易导致溢流，但燃烧效率比单独喷射要低；对喷射位置进行研究，燃油当量比较小时所有位置都没有影响；燃油当量比较大时，组合壁面第二排和支板第一排组合的壁面压力分分布最高，但是容易导致溢流，其它喷射位置都没太大差异。壁面压力峰值随着燃油当量比的提高而升高，壁面压力升高的起始位置会前移，甚至发生溢流，燃烧室可承受的燃油当量比极限随着总温的升高而增大。综合所有性能，后掠全高单支板不带后体加上下凹腔的壁面压力分布最高。
纯净空气来流下的壁面压力分布要高于污染空气，并且隔离段激波串靠前，而壁面压力在支板处稳定接近等压，但是在相同的燃油当量比下容易溢流，热力学因素在两种来流的差异中占有比重比化学动力学因素稍微大一些。
采用Fluent软件数值计算，发现气流进入上凹腔内会回流到支板后方，最后转向主流，形成一个较大的涡，后掠全高单支板后的回流区会从底壁往上壁的过程中变小，而V型后体的加入会导致支板后回流区变小甚至没有。热态计算表明支板回流区和上下凹腔对燃烧起到了决定性的影响。对上凹腔内的火焰传播进行了高速摄像，发现火焰冲击到凹腔底壁后，沿两个方向流出，一个是沿凹腔后缘快速流出，另一个是沿凹腔前缘从支板后方慢慢流出。支板靠前喷射，高来流总温下燃烧释热从支板侧面即开始，低来流总温下则是在支板后开始；而支板靠后喷射，煤油从喷嘴喷出直到支板后才开始燃烧。凹腔剪切层和支板后回流区共同稳焰是后掠全高单支板与凹腔耦合稳焰的机制。