在超燃冲压发动机燃烧室中,采用壁面喷注方式注入燃料,其穿透深度较低;相反,采用插入式喷注方式,如辅助喷油支板,可以获得较高的油气混合水平、提高燃烧效率,特别是针对大尺度发动机。喷油支板被安置在燃烧室主流中,其热环境异常恶劣。在长时间工作状态下,必须对支板进行热防护。　　 本文研究了带冷却结构的辅助喷油支板的气-固-液耦合传热过程及冷却结构优化设计方法。对系统进行解耦,分别求解超声速气流中支板绕流流场、支板冷却通道内燃料流动以及支板的三维结构传热,通过采用第三类热边界条件和匹配壁温,实现了燃气-支板-冷却剂三者之间传热耦合计算。利用该分析方法,系统地研究了支板的不同冷却结构对传热的影响,获得了支板主动冷却结构的优化设计,并初步讨论了支板喷油可以提高燃料喷射、混合性能。根据优化设计,加工了煤油主动冷却支板试验件,并在中科院力学所长时间直联式超燃实验台上成功完成了60s燃烧试验。采用支板喷注煤油,可以有效提高穿透深度和燃烧效率。经过长时间燃烧试验,支板经受住考验,其冷却结构完好,只是在前缘位置存在局部烧蚀,这与数值计算的结果定性上达到一致。　　 本文提出的气-固-液耦合传热分析方法,可以有效地用于超声速燃烧室中辅助喷油支板的主动冷却结构的设计。