超声速燃烧冲压发动机作为高超声速飞行器的核心部件,其热防护问题是飞行器设计过程中的重要一环。本文以应用于超燃冲压发动机的再生冷却技术为背景,开展了超临界压力碳氢燃料流动与传热不稳定性及热裂解实验研究。针对超临界压力下碳氢燃料在跨临界温度区域剧烈的变物性所导致的流动与传热不稳定性开展了竖直管道内实验研究。实验发现在不同热流密度下存在两种不稳定性形式,分别为由声波共振引起的热声振荡和由密度波引起的亥姆霍兹振荡。随着热流密度的增大,超临界压力流体会经过稳定-振荡的状态转变,热流密度对于流动振荡有着重要影响,出口流体温度越接近准临界温度,振荡幅度越大,周期越明显,壁面温度与流体温度的分布关系对于振荡的强度有着较大的影响。除此之外,实验发现提高工质进口温度和实验压力,能够明显降低振荡的强度,同时向下流动相比于向上流动的振荡幅度明显减弱;基于实验数据获得了超临界压力碳氢燃料的稳定域的分布图。开展了抑制超临界压力碳氢燃料不稳定性的实验研究,使用不锈钢螺旋丝对管道中的流体进行强制扰流,研究其对于振荡强度的影响。实验结论表明,在竖直管道中不同部位插入不同长度的螺旋丝均能明显缩短振荡的区间。其中在整个管道中插入螺旋丝能够完全消除系统振荡的发生,而在局部插入螺旋丝则会随着插入位置的不同呈现不同的效果,其中在全管中插入螺旋丝的综合传热性能最优。针对国产新型工程燃料HF-Ⅱ开展了竖直管道中的高裂解率的热裂解实验研究。高温热裂解的产物主要有甲烷,乙烷,乙烯等气相产物和烯烃,芳香烃等液相产物,不同的产物与裂解率之间有着明显的线性关系,而提高实验段压力,减小流量能够明显增大燃料的裂解率。基于实验数据拟合了适合在高裂解率下使用的总包化学反应模型,该模型适用于当HF-Ⅱ裂解率为60%以上的工况。