可靠的点火是超燃冲压发动机正常工作的前提,但是在低飞行马赫数下,受到燃烧室内气体驻留时间短、燃料掺混不均和湍流度高等因素的影响,实现超燃冲压发动机的成功点火十分困难。因此,提出更先进的点火方案并解释点火机理对于提高超燃冲压发动机的点火成功概率具有重要意义。论文以超声速气流中气态碳氢燃料的激光诱导等离子体(Laser induced plasma,LIP)点火过程为研究对象,采用高速摄影、纹影和自发辐射成像等试验手段,研究了点火能量、位置以及两个激光脉冲间的时间延迟对点火过程的影响,对比了激光诱导等离子体点火、激光烧蚀点火和火花塞点火三种点火方式。首先研究静态大气中的单、双脉冲激光诱导等离子体演化过程。结果表明,单脉冲LIP的能量吸收率随着入射激光能量的增加而提高,在激光能量为200 mJ时达到最大值,而被激波耗散的能量则始终占激光被吸收能量的80%。脉冲间隔小于200 ns的双脉冲LIP在能量吸收率和激波损失等方面均略逊于具有相同总能量的单脉冲LIP,但是双脉冲LIP的初始等离子体具有更大的体积,热羽流的能量耗散更小。脉冲间隔大于200 ns时,第二个脉冲的能量不能被有效吸收,而且第二道激波的产生提高了热羽流的湍流度,进而大大增强了能量和自由基的耗散。其次,在超声速气流中采用单脉冲LIP点火考察了点火能量和位置对火核发展过程的影响。提高点火能量可以加快火焰传播过程,缩短点火所需时间,提高点火成功概率。在流向上,凹腔中部可以在初始火核尺寸和湍流耗散之间取得较好的平衡,是比较理想的点火位置。在垂直于凹腔底部的方向上,在贴近凹腔底壁的位置进行点火可以有效减少凹腔剪切层对初始火核的耗散,有利于加快点火过程。再次,考察了激光脉冲间隔对双脉冲LIP点火过程的影响。脉冲间隔小于40μs的双脉冲LIP点火在火核发展过程、完成点火所需时间和点火可靠性等方面与具有相同总能量的单脉冲LIP点火没有明显差异。所以在工程上可以采用两个小功率激光器代替一个大功率激光器进行点火。但当脉冲间隔为~100μs时,第一个激光脉冲形成的火核在输出第二个激光脉冲之前已被湍流耗散严重削弱,进而导致火核发展速度延缓,点火可靠性降低。最后,对三种点火方式的研究表明,在激光能量相同、点火位置相近的条件下,激光烧蚀壁面和激光击穿气体形成的等离子体在点火能力方面没有明显差异。火花塞点火由于能量释放速度慢,火核抵抗湍流耗散的能力比较差,其点火能力不如LIP点火。