超燃冲压发动机中液态燃料的雾化及混合性能对发动机性能有决定性作用。液态燃料垂直喷入超声速气流中的变形、破碎及雾化特性的研究是建立燃料分布模型的基础。本文采用高速激光阴影、显微成像系统及相位多普勒分析仪（Phase Doppler Anemomitry,PDA）着重研究了液体射流近场的流场结构、射流轨迹、表面波特征及液滴空间分布,建立了射流轨迹模型,揭示了表面波产生及发展机理。采用VOF（Volume of Fluid）方法获得了近场气液两相流场的空间分布特征,研究了近场气相流场结构及其对液滴的输运特征及机理。采用高速激光阴影方法捕捉了近场激波结构,发现了弓形激波后的二次激波结构。近场液柱迎风面大尺度喷雾结构与弓形激波后局部超声速气流相互作用,周期性的产生二次激波结构。二次激波后形成局部高压亚声速区,且气流的纵向分量增加,使喷雾迎风面产生大尺度非定常脉动。不同工况下近场局部流场具有相似的二次激波结构,液气动量比增大、射流出口湍流增强,近场气液相互作用相似性减弱。采用显微成像方法获得了高分辨率近场射流瞬态图像。喷孔出口射流表面存在振幅约为射流直径5%的小尺度扰动,初始扰动的幅值与射流直径、喷嘴长径比、液气动量比无关。射流表面波振幅沿纵向不断增长,其纵向增长可分为两个区:增长速度基本为零的准稳定区（y/d<1）和振幅迅速增长的快速增长区（y/d>1）。射流在气动加速作用下沿流向弯曲,射流表面波主要产生于射流弯曲位置后。表面波波长沿射流方向不断增长,表面波峰谷之间的压力、气流速度差异最终导致液柱的断裂。喷孔直径、喷注压降增大,液柱惯性增强,射流表面波的增长受到抑制。喷孔长径比增大,喷孔出口射流的湍流增强,射流的初始扰动增强导致射流的表面破碎增强,表面波波长增大。射流近场喷雾横截面呈“W”型分布,近壁面位置的液雾展向宽度大于喷雾核心区,沿流向喷雾横截面不断增大,其展向宽度和纵向高度不断增长。喷雾核心区与喷雾边缘之间的区域液滴索泰尔平均直径SMD较小,喷雾核心区SMD沿流向不断减小。近场液滴纵向速度沿射流方向由负值变为正值,液雾的纵向输运有两种趋势:沿射流方向的正向输运和向壁面方向的逆向输运。射流的展向输运由展向气流主导,壁面附近射流展向分布由展向扩展气流和背风面向内侧收敛气流共同决定,随着射流沿射流方向发展,背风面向内侧气流速度逐渐减小,喷雾的展向分布主要由展向扩展气流决定。射流表面破碎液雾的流向加速迅速,是近壁面液雾的主要组成部分。射流长径比增大,射流出口连续液柱的表面破碎增强,近壁面液雾浓度显著提高,控制喷孔长径比是调节近壁面液雾分布的有效手段。喷孔直径减小,近壁面液雾的初始展向扩展增强,但展向扩展速度仍小于大孔径射流。小孔径射流近场液滴直径大于大孔径射流,采用大喷孔更有利于发动机的燃烧组织。