热障涂层(Thermal barrier coatings,简称TBCs)是高性能航空发动机必不可缺的热防护技术,也是世界航空推进计划的关键隔热技术,目前已广泛应用于发动机热端部件。但是热障涂层面临剥落失效巨大瓶颈,这是由于热障涂层自身的几何结构复杂,服役环境为复杂的热、力、化学等多种载荷的耦合作用,使得依靠常规的力学实验方法如拉伸、弯曲、加载等是不现实的,研制热障涂层服役环境的模拟装置是理解热障涂层机制的重点,也是发动机强国的核心保密技术。基于此,本文详细介绍了模拟热障涂层热、力、化多场耦合服役环境的超燃喷枪试验平台搭建过程包括喷嘴的设计、气路系统设计、参数的确定以及设备的选型,并借助CFD模拟软件对超燃喷枪中焰流特性进行了数值计算。主要内容如下:第一,根据喷嘴的设计原理,设计出口马赫数为2的超燃喷嘴,收敛段采用五次曲线公式,喉部和扩张段采用圆弧段设计,并通过MATLAB编程实现整个设计过程,同时利用流体仿真软件CFD,对气流在超燃喷嘴的流动过程进行了数值模拟,得到了超燃喷嘴稳态下速度、温度、压力以及马赫数的分布情况,通过模拟仿真,得出喷嘴出口马赫数为1.92,基本接近设计值2,证实了设计方案的可行性,最后根据设计出的尺寸选择合适的工艺加工喷嘴。第二,对试验平台的气路、油路、送料系统进行了系统设计,其中气路系统包括氧气气路、空气气路两部分。氧气气路主要给喷枪提供氧化剂,空气气路中一部分空气给试样提供冷却气,包括试样前冷、背冷,另一部分空气参与燃烧。油路系统包括.:氮气调压气路,煤油供给油路两部分,氮气调压气路用于改变煤油罐内的气压以调节煤油输送管向喷枪输入煤油的压力,从而改变喷枪出口马赫数在小范围内变化,煤油供给油路主要给喷枪提供航空煤油,送料即实现冲蚀粉末CMAS两种粉末的供给。第三、根据设计出喷嘴的外形尺寸,建立符合实际的几何模型,选择了合适的燃烧模型,对焰流的基本特性进行了分析。焰流的最高温度主要受助燃气体与煤油质量流量比值n的影响,不受助燃气体与煤油质量流量总流量Q的影响,焰流的速度受喷枪入口压力的影响,随着入口压力的增大,焰流的加速越大。在喷枪入口压力为0.8 MPa条件下气流未到超音速,在入口压力为1.2 MPa条件下,气流到达超音速,出口马赫数为1.33。并且结合实际试验条件下的焰流照片,直观上可以看出超音速有无现象。