一般而言，发展碳氢燃料超燃冲压发动机在科学和技术上面临如下问题：1)如何使燃料具有足够深的穿透度，保证的液／气的充分混合；2)如何使燃料雾化成足够小的液滴颗粒，保证瞬间的蒸发；3)适合的火焰稳定机制来引导和维持稳定的燃烧；4)在液／气混合和火焰稳定过程中如何尽可能减小阻力损失。因此，超声速下碳氢燃料的雾化特性和机理、凹腔—燃料喷注／火焰维持一体化的燃烧室布局成为国内外学者研究的热点。 本文建立了冷态实验系统并设计了五种结构参数不同的直流式喷嘴，这些结构参数包括喷嘴的出口长度、喷嘴的出口直径、喷嘴的喷射角度等。喷嘴的雾化方式包括压力雾化和气泡雾化。进行了超声速气流下喷嘴流量特性和雾化特性的冷态实验研究，主要包括两个方面的内容：流量特性实验主要研究流量和流量系数的变化规律；雾化特性实验主要研究了喷雾的穿透深度和喷雾流场的变化规律。本文的主要研究成果主要体现在以下三个方面： (1)流量特性实验表明：压力雾化下喷嘴流量随压降的增加而增加、流量系数随长径比增加而减小而受压降影响不大；压力雾化下喷嘴流量系数受喷射角的影响很大，随喷射角的减小而减小。气泡雾化下喷嘴在气体压力恒定下，液体的质量流量随气液比的增加而减小；气泡雾化下喷嘴的流量系数很小，一般低于0.3。 (2)雾化特性实验表明：液雾的穿透深度随喷嘴压降、喷嘴流量、喷射角的增大而增大。压力雾化下喷嘴的穿透深度与出口直径的比值与液／气动压比的平方根成线性关系。气泡雾化与压力雾化的穿透度相差不大。气泡雾化的雾化效果要好于压力雾化。 (3)理论推导了气泡雾化的临界流量系数；建立喷嘴穿透深度的经验公式；分析了凹腔在超声速燃烧室中的作用；初步分析了超声速下液滴二次破碎的特性和机理。