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超声速燃烧振荡是研究双模态超燃冲压发动机的关键问题之一，特别是对于动态转换过程例如进气道不起动、燃烧模态转换等，燃烧振荡起着关键作用。超声速燃烧振荡涉及剪切层的不稳定性、凹腔自激振荡、燃料混合和燃烧过程等，具有十分复杂的耦合机制，目前对其影响因素和振荡机理的研究还很不充分。 本文通过实验手段，针对不同来流马赫数和燃料横向射流动压比，对燃烧振荡特性展开了研究。本课题的实验是在中国科学院力学研究所的直连式超声速燃烧实验台上进行，来流马赫数为1.8、2.2、2.5和3.0，对壁面压力进行频谱分析得到以下研究结果: 1.超声速气流流过带倾角的凹腔结构时，会产生高频的凹腔自激振荡现象，其第一模态由剪切层的不稳定性主导，并且Rossiter公式对其低模态振荡频率预测很好。来流马赫数的增加时，凹腔自激振荡减弱，振荡模态向高模态转移，当来流马赫数增加到3时，凹腔自激振荡有加强，振荡模态以第一模态为主。不同动压比下的燃料横向喷射对凹腔自激振荡产生截然不同的影响，高动压比使燃料的穿透深度大，喷孔前弓形激波面的不稳定，对当地压力产生300Hz左右的低频剧烈振荡;在低动压比下，横向射流导致凹腔上方剪切层的厚度增加，剪切层的不稳定性造成凹腔下游流场剧烈振荡。 2.亚燃模态下的燃烧振荡存在高频和低频两种不同振荡机理的振荡频率。低频振荡能量很高，振荡频率由燃料横向射流产生的反向涡结构的脱落周期控制，振荡频率一般在200Hz～450Hz之间。隔离段预燃激波串受燃烧振荡的低频振荡驱动，位置和结构发生周期性的变化，频率与燃烧振荡低频主频一致。燃烧振荡的高频振荡由凹腔自激振荡产生，振荡模态和振荡剧烈程度与燃烧释热强度有关。来流马赫数的增加，低频振荡频率增加。 3.超燃模态下，燃烧振荡的高频基频在3kHz-4kHz之间，低频振荡的频率比亚燃模态下的低频主频低，火焰尾部压力存在低频振荡。燃烧振荡高频振荡模态与燃料横向射流的动压比有关，相同动压比下的燃烧区域相同位置处的压力振荡的频谱图相似，频率大小略有差别，声压级受燃烧释热强弱的影响。动压比低于1.47时高频振荡不易激发。 本文的意义主要在于对亚燃模态和超燃模态下的燃烧振荡特性分别进行了研究，定量分析了来流马赫数和燃料横向射流动压比对燃烧振荡的影响，加深了对超声速流动与燃烧耦合的机理的理解，同时研究结果对超燃冲压发动机动态过程控制具有较强的工程应用价值。