在微型发动机研制过程中,涡轮叶片的寿命很大程度上取决于燃烧室的出口温度分布系数（Outlet Temperature Distribution Factor,OTDF）,而OTDF与燃烧室头部流场结构和速度分布息息相关。因此如何准确获得头部流场结构和速度分布对于发动机研制以及系列化发展至关重要。针对中国航发湖南动力机械研究所（608所）某微型发动机研制过程中出现OTDF偏大的问题,由于该型燃烧室由内、外两个通道设计,外部气路通道为不规则流道,在弯道处收窄的复杂结构以及内部空间狭窄的特点,目前尚无合适的测试手段实现头部三维流场的测量研究,鉴于光场粒子图像测速技术（Light-Field Particle Image Velocimetry,LF-PIV）特别适合光学窗口较少或者测试区域较为狭窄时的流场三维测量等优势,本文首次提出了基于光场成像的微型发动机燃烧室单头部三维流场测量技术,以实现该型发动机燃烧室单头部冷态三维流场的测试研究。首先,针对该型燃烧室的特殊结构进行了实验台设计、搭建以及技术验证工作。其次,针对技术验证过程中出现的关键问题进行了针对性的改进设计,主要为:一、针对初步设计时内、外通道上、下壁面厚度太薄和无法达到要求进口气压的问题,通过强度校核计算,在保持内流道的结构不变的条件下,进行了内、外通道上、下壁面加厚至5mm、在侧壁面增加了固定沟槽以及采用密封圈加锁螺丝密封设计。二、针对壁面反光问题,在内、外通道上、下壁面设计了镀增透膜光学玻璃并在燃烧室内部喷涂哑光黑漆等措施。三、针对粒子粘结问题,进行了外通道上、下壁面可拆卸设计。四、针对粒子浓度不好控制以及背景亮度不断变化问题,进行了粒子发生器改设计以及针对性背景噪声减除。通过上述改进,使得该技术满足光场PIV开展的条件。最后,进行了关键射流孔中心截面的单头部冷态二维流场以及以燃烧室几何中心为对称轴的36mm×24mm×20mm区域的三维流场测量研究工作,并对测量结果进行了分析,结果表明,该型燃烧室在底部射流孔处速度变化最为激烈,存在较为紊乱的流场结构,对燃烧室内部流场起决定性作用,而这也使得整体流场分布不均匀,可能是导致燃烧室出口温度分布系数偏大的原因。与此同时验证了所采用的技术可以较好的实现微型发动机燃烧室单头部冷态三维流场的测量,弥补现有其他手段无法实现测量的不足,从而为该型发动机的研制以及系列化发展提供技术支持。