随着吸气式组合动力飞行器工作高度边界的不断扩展,飞行器速度范围逐渐从亚声速跨越至高超声速,极端环境下的大跨度气动参数会使发动机偏离正常工况,导致燃烧性能降低、推进功下降,给发动机在宽域工作状态下的稳定运行提出了技术挑战。结合微波助燃原理、金属基颗粒与微波协同原理和组合发动机的运行规律,提出了一种局部能量增强下的调控燃烧协同作用,为保证宽域工作下发动机的常态稳定运行提供了一种可参考的技术途径。本文面向发动机燃烧室中燃烧释热区域调控的技术需求,从探究各因素对协同作用中微波作用部分的影响和微波作用过程的视角,针对金属基颗粒与微波放电等离子体的协同作用特性进行了仿真模拟和实验研究:首先,通过电磁与燃烧理论分析将协同作用分为两大作用途径:微波对金属基颗粒加热以促进多点区域的燃烧,金属基颗粒导致的电场畸变促进了金属基表面微波放电等离子体的形成以提高燃烧效率,猜想了协同作用过程中的主导因素,设计并搭建了协同作用特性实验平台。其次,面向金属基颗粒与微波放电等离子体协同作用主导因素开展了仿真模拟,建立了结构装置仿真模型。分别以气氛种类、颗粒尺寸和微波频率为变量进行仿真,其最大区域场强可达90 kV/m,验证了该结构能够为微波的介电吸收提供足够的背景场强,通过结果筛选出了主导影响因素,揭示了颗粒尺寸对不同频率的微波激励存在着选择吸收现象。再次,面向真实气动环境中颗粒流动的不稳定性,进行了变参数和变颗粒分布仿真模拟,建立了不同的颗粒随机分布模型,结果对比表明流动变化对于区域场强存在一定影响。同时,仿真结果再次证实了颗粒尺寸对不同频率微波激励存在着选择吸收现象,并测得最佳匹配组合的最高场强为650 kV/m,然后根据仿真场强分布情况将不同尺寸的颗粒分为三类:低场强尺寸、高场强尺寸、选频尺寸,为后续实验中颗粒粒径的参数选择提供参考。最后,进行了微波能量介电吸收特性实验和协同作用的变参数特性实验研究,实验结果表明:微波激励功率和氛围气体种类对协同作用整体变化趋势没有影响;从金属基颗粒种类来看,相较于Al2O3和SiC,Fe3O4在微波能量吸收作用中更具优越性;从颗粒粒径和频率匹配结果来看,最优匹配相较于最劣匹配的加热作用提高了574%,且在放电作用特性实验中,功率净吸收强度提高了约45.8%,协同作用的放电亮度也大幅提高,并且通过对现有数据的分析,给出了两组优势匹配组合:70μm—2475 MHz;40μm—2425 MHz,两组优势匹配可以与仿真结果相对应,故认为对协同最为关键的变量为颗粒粒径与微波激励频率匹配程度,其为助燃策略的制定和后续研究的进行提供了数据参考。