本文开展了100多次Ma4来流条件下的超燃试验研究,并与数值仿真方法相结合,以发动机推力增益和燃烧室的无量纲壁面压力为主要评价指标,研究了纯壁面垂直喷注、喷油杆、三角翼三种喷注方案对碳氢燃料超声速燃烧性能的影响。在纯壁面垂直喷注时,分别对常温煤油、加热煤油、混合气、乙烯的点火燃烧特性进行了研究。研究结果表明:Ma4来流条件下,来流总温对常温煤油的点火燃烧性能有显著影响,而其对加热煤油的点火燃烧性能影响较小;但裂解温度、喷注位置、燃烧室构型、当量比对加热煤油超声速燃烧性能的影响较大;提高喷注压降进行集中喷注可有效提高乙烯、混合气的超声速燃烧性能;喷注位置对乙烯超声速燃烧性能的影响随着当量比的变化而不同,当量比较大时,靠近下游喷注效果较好,当量比较小时,靠近上游喷注效果较好;随着当量比的提高,常温煤油、加热煤油、混合气、乙烯的超声速燃烧性能均有所提高;加热煤油、混合气、乙烯相比,乙烯的超声速燃烧性能最好,混合气次之,加热煤油最差。以常温煤油、乙烯为燃料,研究了喷油杆对其超声速燃烧性能的影响。研究结果表明:相较于纯壁面垂直喷注,喷油杆可有效改善常温煤油的超声速混合燃烧性能,提高发动机的推力增益,但对乙烯的作用不大。以常温煤油、乙烯为燃料,研究了三角翼对其超声速燃烧性能的影响。研究结果表明:相较于纯壁面垂直喷注,三角翼可有效改善常温煤油的超声速混合燃烧性能,提高发动机的推力增益,对于乙烯有一定促进作用,但不是很显著。