隔离段是高超声速发动机进气道和燃烧室之间的气动缓冲段，对高超声速发动机的安全飞行有着重要的意义。当燃烧室压力足够高时，为了匹配背压，隔离段中就会产生激波串。而当燃烧室压力过高时，激波串逐渐被推上上游直至隔离段入口处，此时不起动就会发生。因此研究激波串在隔离段中的特性对进气道的稳定裕度就有着关键的作用。而燃烧带来的热状态变化、非定常隔离段出口边界、振荡特性等特殊性问题对隔离段的流场也有着特殊的影响。为了研究真实情况下的隔离段激波串特性，须考虑隔离段-燃烧室的耦合作用。因此本文从数值模拟和实验研究两方面研究了隔离段-燃烧室耦合作用下隔离段的流场特性和激波串特性。首先对自由射流进气道进行数值模拟来研究考虑燃烧作用下的来流非均匀的多条件耦合下的进气道激波串特性。对物理模型进行了介绍，该模型由前体、隔离段、燃烧室和喷管组成。同时对数值模拟方法进行了验证。分析了对称喷油时不同当量比下隔离段中流场的变化，着重关注了激波串形态结构变化等。研究了上下壁面喷油不同的非对称喷油对激波串特性的影响，并对影响机制进行了简要分析。对对称喷油不同当量比下和相同当量比下非对称喷油对激波串形态结构转化进行了总结和分析。接着对直连式进气道进行数值模拟从解耦条件下来研究来流的不同条件对隔离段流场的影响，主要包括入射激波、膨胀波、附面层等因素的影响。对于无附面层均匀来流情况，其激波串保持着较好的对称性，且当当量比为0.349时就发生了不起动。而当无附面层设定不同来流入射角时，继续增大当量比不起动没有发生，但是激波串在增大当量比的过程中位置变化很小。当设定对称附面层时，附面层厚度越大，激波串的抗反压能力逐渐降低，相同当量比下激波串前缘位置更靠近上游。当设定非对称附面层和2°入射角时，此时与自由射流进气道入口情况类似，而当改变入射角度时，由于激波串形态变化导致其抗反压能力的变化而使得入射角度与激波串前缘位置并未呈现出规律的变化。接下来开展了隔离段-燃烧室耦合作用下进气道激波串特性的实验研究。对超燃冲压发动机地面实验实验装置、实验信号采集、实验过程进行了简要的说明。介绍了基于安全边界的单点背压裕度表征方法。通过分析激波串前缘位置和背压的关系，得到基于激波串前缘位置的安全边界，并通过安全边界得到一个最大反压。经分析，这个最大反压和马赫数成一定的线性关系。最后得到了基于安全边界的单点背压裕度表征方法。最后一章提出了一种基于压力面积积分的新的隔离段-燃烧室耦合作用下的稳定裕度表征方法。分析了在起动-不起动和不起动-再起动状态下压力分布以及背压、激波串前缘位置和燃油当量比的关系，并对用背压、激波串前缘位置表征不起动裕度进行了分析。提出了压力面积积分，经分析其与燃油当量比有着较好的线性关系，更利于表征不起动裕度，引入了基于压力面积积分的裕度表征方法。此方法需要较多的传感器，为了优化传感器数量，提出了基于遗传算法的裕度表征测点约简方法，最终确定了满足需求的测点约简方案。