近年来，在航空航天领域，高超声速飞行器技术得到了迅速的发展。超燃冲压发动机目前被普遍认为是高超声速飞行器的最佳动力系统，已经成为世界各国竞相关注的研究热点。如何实现在燃烧室内高效稳定的点火和超声速燃烧，是超燃冲压发动机所面临的难度最大的技术之一。由于传统的稳燃方法无法很好地稳定超燃冲压发动机的火焰燃烧，因此，等离子体稳燃的概念逐渐受到人们的关注。与放电等离子体相比，激光诱导等离子体稳燃方法由于其非接触性、高重频、可在空间任何位置产生等离子体等诸多优点，非常适合于超燃冲压发动机的稳燃。在分析了目前激光诱导等离子体稳燃方法研究工作中存在的不足之后，提了本文的研究内容，并对激光击穿气体产生等离子体的原理和激光诱导等离子体稳定火焰燃烧的理论模型进行了阐述，确定了实验方案和实验工况。根据研究内容，搭建了激光诱导等离子体稳燃实验平台，并研究了化学当量比、氧气体积百分比、激光脉冲能量和激光焦点的作用位置等因素对于火焰脱火极限的影响规律。实验发现，化学当量比从0.7变化到1.0时，脱火极限提高率为9.3%变到25%；氧气体积百分比增大到22.2%时，脱火极限可以提高87.4%；脉冲能量增大到1.82mJ时，脱火极限提高了53.8%；激光光束聚焦在离管口3倍管径的高度，火焰依然可以稳定燃烧。这些都充分证明了激光诱导等离子体稳燃方法的可行性和稳燃效果。通过实验中观测到的自发辐射荧光光谱，确定了在飞秒激光的作用下，产生了O、CH、H、CH₃等活性粒子。利用FLUENT软件，将甲烷燃烧的化学反应与气体流动相耦合，计算了O、CH₃两种活性粒子和激光焦点位置对于火焰稳燃极限的影响，对于激光诱导等离子体稳燃方法的机理有了更深的认识，从机理上验证了此方法的可行性。