超燃冲压发动机依靠前体、进气道压缩气流,这导致了隔离段内存在由入射激波引起的激波附面层相互作用、气流偏折以及流场畸变等。这使得发动机内流动存在非线性特性,导致发动机工作过程中存在突变以及分岔现象。目前关于真实发动机内复杂流动对发动机影响的研究较少,其所带来的潜在问题不能被很好地暴露。故本课题侧重研讨高超声速隔离段内激波串不稳定运动(振荡、突跳)及其对发动机的影响;分析波系变化对激波串运动的影响,进而对影响激波串运动的特征参数进行分析;随后对激波串的动力学特性、不稳定的动力学机制及稳定性判据进行分析;最终提出考虑入射激波影响时的发动机裕度控制方法。为了探究激波串运动不稳定对发动机的影响,其不稳定的机制以及控制方法,本课题开展了如下几方面工作:首先,开展了激波串运动不稳定对发动机影响的研究。进气系统的工作状态一方面影响着发动机的稳定性;另一方面也影响着发动机性能。存在入射激波时发动机加速过程中隔离段出口质量流量会出现剧烈波动,然而在地面燃烧实验中并没有监测到激波串运动不稳定对推力造成的影响。当飞行马赫数较低或攻角较大时,隔离段入口处会形成多个距离较近的激波附面层作用区域。当激波串移动至此区域时会向上游快速移动,随后其被推出隔离段入口,发动机出现喘振甚至是不起动。由此可以判断入射激波对发动机的安全边界有较严重的影响。从冲压发动机控制发展过程出发并且结合激波串运动对发动机的影响,论证了冲压发动机内激波串控制的必要性。其次,针对激波串不稳定运动对发动机不同影响的问题,开展了波系、背压变化对激波串运动影响的研究。在隔离段入口上下壁面同时存在激波附面层作用时,激波串整体会出现较大幅度的振荡。背压变化速率对激波串运动起着重要的影响,当背压变化主频高于入射激波扰动的特征频率时,背压将主导激波串的运动;当激波串受到入射激波扰动时,背压比上游压力变化缓和;在考虑振荡背压时,其振荡特性湮没了入射激波造成的扰动。进而解释了入射激波并没有影响发动机推力的原因。通过特征参数分析可知,激波串运动不稳定和附面层内流动参数的非线性分布有关。再次,针对激波串运动的不稳定机制开展了深入研究。在Billig公式的基础上增加了沿程压力梯度的影响,修改后的模型可以定性地对入射激波影响下的激波串运动轨迹进行预测。随后提出了一种激波串机理建模方法,并将建模工作拓展到有入射激波影响的流场环境下,该动力学模型可以定性地对激波串的不稳定运动进行表征。通过稳定性分析可知,在均匀流场条件下激波串系统存在一个稳定实数极点和一对稳定共轭极点。然而当存在入射激波时,附面层所能承受的最大压力存在非线性,压力梯度的变号导致系统结构由稳定变为不稳定,进而出现一个不稳定极点并且主导了激波串的运动。最后,分析了入射激波影响下激波串运动的可控性及可观性,发现激波串的突跳并不能通过下游执行机构进行控制,振荡部分仍可控但对控制系统响应要求较高;通过可观性分析可知,发动机裕度的监测严重依赖于沿程参数。通过激波串不稳定运动对发动机裕度控制系统影响的分析可知:激波串的不稳定会对控制系统的抗干扰能力造成严重影响。结合激波串不稳定机制及稳定性判据,提出了基于指令修改的超燃冲压发动机裕度控制方法。在直连风洞实验台上对控制方法进行了验证,初步证明该方法能够有效地实现发动机裕度控制,并保障发动机安全高效工作。