大增压比超声速引射器技术是一项在航空航天领域广泛应用的核心关键技术,而引射性能的提升是引射器研究工作的不懈追求。根据引射器设计理论,对二次流进行冷却可以有效降低二次流总温,进而提升引射性能。然而,目前通过低温介质将二次流进行深度冷却至零度以下的深冷引射技术的研究工作尚不完善。因此,本文针对深冷引射技术开展理论分析、试验验证、数值仿真等系列化研究工作,定性和定量分析深冷引射技术提升引射性能的原理、能力和规律。在大增压比超声速引射器的常规工作条件下,二次流为低静压（～18k Pa）、低密度（～0.3kg/m~3）、高亚声速（50～150m/s）的气体,其流动条件与现有换热器的工作环境存在较大差别。本文基于引射系统短时（～30秒）运行的工作场景需求,提出了一种通过液氮预先冷却换热器翅片,然后通过低温翅片与二次流进行热交换的热沉式深度预冷方案,并对热沉式深度预冷器进行理论设计与优化分析,确定了分段式间隔换热方案和冷却器的结构参数。针对深冷引射技术开展系列化试验研究工作,通过分析热沉式深度预冷器在低静压、低密度、高亚声速条件下的换热性能和流阻特性试验数据,确定了深度预冷器的短时和长时流动规律和性能特性。试验结果表明,深度冷却方案可使流量为0.146～0.842kg/s、温度约270K的二次流的最低冷却温度达到125.7～176.4K,对应的流阻为0.1～0.9k Pa,说明热沉式深度预冷器短时工作时对二次流具有很好的冷却效果。经深度预冷后,在二次流流量为0.56kg/s的典型工况条件下开展30秒短程试验时预冷器出口气流温度从145K上升至175K,在二次流流量为0.57kg/s的典型工况下开展300秒长程试验时出口气流温度从128K上升至231K。结果表明,该热沉式深冷引射器的30秒短程试验时具有较好的换热效果,但是在300秒长程试验时冷却性能会随时间的延长而下降。对深度预冷器与四支板引射器组合进行不同冷却程度下的系列化深冷引射性能试验,结果表明,二次流温度降低对引射性能的提高影响显著,相同引射系数下预冷后的增压比较预冷前的最高增幅可达20%,并能在30s的短时工作条件下保持性能稳定。此外,热沉式深度预冷器在运行300s后的引射器增压比较预冷前仍可提升7%左右。