含硼凝胶冲压发动机是一种新概念冲压发动机，它采用高能量密度的含硼煤油凝胶推进剂作为燃料，是导弹等飞行器理想的动力装置。本文采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法，对含硼凝胶冲压发动机的理论性能、工作过程组织和工作特性进行了较全面深入的研究，突破了硼颗粒在含硼凝胶冲压发动机中的高效燃烧组织技术。
　　采用热力计算的方法分析了不同含能颗粒添加物以及不同硼颗粒含量的凝胶推进剂在冲压发动机工作条件下的能量特性。结果表明，硼颗粒质量分数为40%的凝胶推进剂在空燃比为20时，其基于实测密度的理论体积比冲约为纯煤油的1.4倍。采用光学观测方法，观察和测量了含硼凝胶推进剂的雾化过程，分析了雾化气体流量、硼颗粒含量以及颗粒种类对凝胶推进剂雾化过程中最大液滴直径的影响规律。结果表明，采用本文设计的空气雾化喷嘴能够对完成含硼凝胶推进剂进行的雾化。在凝胶推进剂流量一定的情况下，随着雾化气体流量的增大喷雾液滴的尺寸降低，且液滴尺寸更加均匀；随着硼颗粒含量的增加，尽管凝胶的粘性增加，雾化后的液滴直径降低。在相同条件下含铝颗粒的凝胶推进剂雾化后的液滴尺寸低于含硼颗粒的凝胶推进剂雾化后的液滴尺寸。
　　采用高速显微成像的方法，对直径为140微米左右的含硼凝胶液滴的燃烧过程进行了观测。结果表明，含硼凝胶液滴在燃烧过程中会生成多孔状的硼颗粒聚团。在实验观测到多孔硼颗粒聚团生成的基础上，建立了适用于含硼凝胶冲压发动机内流场数值模拟计算的硼颗粒聚团着火燃烧模型。分析了聚团直径、环境气体温度、水蒸气含量以及氧气含量对硼颗粒聚团的着火过程的影响规律。分析了聚团直径、氧气含量、聚团内部硼颗粒的质量分数以及环境压强对硼颗粒聚团的燃烧过程的影响规律。利用平面火焰炉进行了硼颗粒聚团的着火燃烧试验研究，获得了硼颗粒聚团着火燃烧过程的火焰形貌。分析了气相温度和氧气浓度等参数对硼颗粒聚团着火过程的影响规律。
　　利用高能火花塞实现了含硼凝胶冲压发动机的可靠点火。试验发现在不依赖火花塞再次点火的前提下，利用发动机的余热可以完成对发动机的再次启动。发动机再启动的最大时间间隔随着工作时间的增加而增加。相比于煤油，纯凝胶推进剂以及含硼凝胶推进剂更有利于发动机的再启动。含硼凝胶的再启动特性略好于纯凝胶。在含硼凝胶冲压发动机的工作过程中实现了燃料流量的实时调节。
　　采用地面直连试验和数值计算的方法，分析了发动机头部进气、雾化进气、火焰稳定方式、燃烧室构型、空燃比、燃烧室长度以及硼颗粒含量对含硼凝胶冲压发动机内部燃烧过程的影响规律。在采用硼颗粒质量分数为40%的含硼凝胶推进剂的发动机直连式实验中，通过实行有效的燃烧组织，其基于温度升高计算的燃烧效率达到80.1%。