再生/气膜复合冷却方式是长时间工作超燃冲压发动机燃烧室可采取的一种有效热防护手段,在超燃冲压发动机燃烧室壁面边界层内组织碳氢燃料气膜是再生/气膜复合冷却方案能否实现热防护目标的关键部分,而碳氢燃料气膜组织的好坏与实现碳氢燃料加速与喷注功能的环带结构密切相关。本文对碳氢燃料气膜冷却环带结构进行设计及优化,为实现冷却环带在实际发动机燃烧室中的应用提供帮助。以实际Ma8燃烧室为例,建立了完整的碳氢燃料气膜冷却环带设计流程方法,探究了冷却环带进口端与出口端工作参数变化对冷却环带设计参数选取的影响,认为应以较高温度较大裂解率情况作为冷却环带的设计工况点,在仅以冷却环带出口速度均匀性为设计目标时,冷却环带流道具体型面设计可以不考虑冷却环带入口油气组分及温度的变化,直接按照设计工况点对流道型面进行设计。考虑到气膜冷却环带内部碳氢燃料与燃烧室侧壁面的换热问题,提出金属材料与非金属材料复合结构的冷却环带燃烧室侧壁面方案并对此进行评估,验证了此方案可初步满足燃烧室侧壁面的防热要求。分析冷却环带内部碳氢燃料流动换热特性规律与冷却环带燃烧室侧壁面温度及热流分布特点,发现冷却环带壁面金属层对热流有再分配作用,认为缩短冷却环带出口附近等直段长度与提前进行流道收缩是冷却环带燃烧室侧壁面结构进一步优化的两个重要方向。并对应用了上述两个优化方向的冷却环带新构型进行验证,发现其可明显降低热量积聚区域附近的金属层温度,同时冷却环带新构型还实现了唇口厚度的降低以更贴近其在实际发动机燃烧室中的应用。最后对高马赫数燃烧室交错离散气膜条带相互作用规律进行探究,发现前一处离散气膜条带对后一处离散气膜条带具有明显卷吸作用,造成后一处气膜条带边缘不能很好地附在燃烧室壁面上进而无法有效保护燃烧室壁面。针对上述问题提出了一种交错离散槽缝喷注新构型,由新构型注入的两处气膜条带卷吸作用大大减弱,形成周向分布均匀性良好的的气膜覆壁层。对不同来流马赫数情况下交错离散气膜条带的冷却特性进行分析,发现来流马赫数变化对交错离散气膜条带冷却特性的影响规律并不是单一的,具体效果由主流与气膜条带的掺混作用和前一处气膜条带对后一处气膜条带的卷吸作用共同决定。