针栓喷注器具有结构简单、燃烧性能稳定以及具备深度调节能力等优势,在液体火箭发动机中有着广阔的应用前景。但目前的研究中,对于针栓喷注器喷雾的空间分布特征和雾化特性的认识还不够深入,对喷雾特性与燃烧性能之间关系的理解更加有限。本文以试验为主,结合理论分析,以三维针栓喷注器和二维针栓喷注器发动机为研究对象,对液液针栓喷注器的喷雾特性及其对燃烧过程的影响开展了系统研究。采用背景光成像结合激光相位多普勒技术（PDA）的手段,研究了针栓喷注器的分布特性,从喷雾锥角、喷雾边界、体积流率分布三个指标,归纳了喷雾的典型分布特征。针栓喷注器的喷雾是边界粗糙的准轴对称锥形,可用过中心轴线的纵向平面上的分布来表征其分布特性。在特定工况下,喷雾上游会存在“空心区”结构,但发展到下游一定位置后会消失,形成空心-实心喷雾。当喷雾上游不存在“空心区”结构时,则为实心喷雾。空心区的存在与否和区域大小与动量比和总动量有关。简化针栓喷注器的工作过程,开展了平面液膜与射流相互作用的理论分析,为试验所得喷雾的空间分布特性提供了理论支撑。在喷雾分布特性研究的基础上,通过PDA测量获得了针栓喷注器喷雾在二维纵向平面上的雾化特性。喷雾粒径和速度主要受径向位置的变化的影响,呈现出明显的径向分布特征。其中,液滴粒径沿径向的变化曲线在实心-空心喷雾中表现为“N”形分布趋势,对于实心喷雾则表现为缓慢下降趋势。对无论是轴向速度还是径向速度,沿径向均表现为先增后减的倒“V”形变化趋势,但前者以减小为主,增加段主要存在于喷雾核区域;径向速度则以增加为主,在喷雾外缘缓慢减小后趋于平稳。喷雾的空间分布从喷雾场浓度和空心区两个方面影响其雾化特性。按照径向从内到外的顺序,基于体积流率将喷雾场划分为喷雾核、喷雾主流和外缘喷雾三个区域。喷雾场浓度分布直接影响喷雾主流区以及外缘喷雾的雾化特性,空心区的消失伴随着相邻喷雾单元之间的相互作用,其作用区域主要在喷雾核中,影响SMD、轴向速度的大小和变化趋势。设计了一系列针栓喷注器对比试验件,从环缝出口方向及环缝厚度、针栓头喷孔孔径、喷孔形状、喷孔排布方式、针栓头壁面等方面分析了结构参数对针栓喷注器喷雾分布特性的影响,并采用无量纲影响因子来衡量其影响效果和影响程度。背景光成像试验结果表明,针栓头孔径、环缝以及喷孔形状对喷雾锥角的影响最大。进一步地,研究了喷孔形状对雾化特性的影响。发现喷孔由圆形孔的矩形孔的改变对雾化特性影响较小。但当保持总的流通面积而改变矩形孔的高宽比时,喷孔个数随之改变。随着喷孔个数的增加,液滴粒径在空间分布上更加均匀,液膜对喷雾场的影响同时向内外扩展,粒径-轴向速度云图中轴向速度由“单峰分布”转变为“双峰分布”。在喷注器设计中,可以通过合理选择喷孔形状来实现结构优化。通过单侧开窗试验,研究了针栓喷注器燃烧室的燃烧过程和燃烧性能,所用推进剂组合为液氧和特制燃料。准稳态条件下,液液针栓喷注器燃烧室的燃烧流场可以划分为头部燃烧区、喷雾区、主燃烧区、外缘燃烧区以及汇合燃烧区等几个区域。相比于气液针栓喷注器燃烧室,液液针栓喷注器燃烧室的燃烧流场中外缘燃烧区的轴向范围更长,且推进剂相互作用后形成的上下火焰未在中心汇聚成中心燃烧区,而是与外缘燃烧区发生汇聚。热态喷雾场与冷态喷雾场相比,径向分布范围略有增加,但没有清晰的物理边界,而是表现为径向孔附近和针栓头壁面附近的两个喷雾团。动量比是影响针栓喷注器喷雾特性和燃烧性能的关键参数。随着动量比的增加,冷态喷雾的径向范围扩大,喷雾锥角增加,空心区范围也随之增大。动量比的增加还会带来Sauter Mean Diameter（SMD）变化范围的增加和数值的增大。对于燃烧状态下的喷雾,存在最优动量比在1左右,过高或过低的动量比都不利于燃烧效率的提升。动量比过低会增加点火难度,动量比过高则会压缩头部燃烧区,同时限制了喷雾和火焰向燃烧室中心的发展。