高超音速飞行器是当代航空航天科学技术的发展前沿。作为高超飞行器动力装置的超然冲压发动机需要在高速、高温、高强度燃烧的极端物理条件下运行,随着高超音速飞行器飞行速度（马赫数大于6）的不断提高,飞行器的冷却问题也越来越突出。具有高温裂解吸热性能的吸热型碳氢燃料,除具有物理热沉外,还有额外的化学热沉,既是燃料又是冷却剂,是最经济、有效的吸热源,成为航空燃料研究的热点。正癸烷是吸热型碳氢燃料直链烷烃的代表,其催化裂解反应由于HZSM-5分子筛催化剂孔径小,酸分布不均匀,致使目标产物的选择性降低。因此,本文通过对HZSM-5分子筛结构调控以及改变反应压力改进其催化性能,并且以催化裂解实验数据为依据,提出了正癸烷催化裂解集总反应动力学模型,最后探究了催化裂解产物的燃烧性能。首先,本文以不同硅铝比商业HZSM-5分子筛为原料制备了HZSM-5/MCM-41微孔-介孔复合分子筛催化剂（HZM）,经过成型加工制备了成型催化剂HZSM-5/MCM-41/Al₂O₃（HZMA）,同时作为对比水热法制备了Al-MCM-41介孔分子筛。探讨了HZSM-5类分子筛结构与酸性能、扩散效应以及r-Al₂O₃因素对正癸烷催化裂解反应的影响。研究发现,HZSM-5/MCM-41复合分子筛相比于母体HZSM-5分子筛其合适的酸强度和酸密度有利于提高催化剂的催化活性、低碳烯烃的选择性及延长催化剂的寿命,同时扩散效应是HZSM-5类分子筛催化正癸烷裂解反应中的影响因素之一但不是关键因素;γ-Al₂O₃在HZSM-5/MCM-41复合分子筛的引入起到了稀释,隔离催化剂颗粒以及协同作用,提高了低碳烯烃的选择性。其次,探究了反应压力对正癸烷催化裂解反应转化率和产物分布的影响。当体系压力较低,随着系统压力的增加,反应流体密度增大,导致低碳烯烃芳构成芳烃,低碳烯烃选择性减小;升至高压后,体系中大部分裂解产物均已处于近临界或超临界状态,超临界流体特性使得烯烃芳构化成芳烃减弱,低碳烯烃选择性增大。然后,以不同温度及空速下催化裂解反应实验数据为依据,回归正癸烷催化裂解反应动力学参数,用数值方法拟合回归得到反应过程中各反应步骤的反应速率常数指前因子以及活化能,模型计算结果均裂解反应实验数据存在一定误差,其相对误差F_obj=0.1023。最后,本章在冲压发动机燃料燃烧性能测试装置上模拟高超飞行器动力装置的超然冲压发动机工作状态,探究了原料正癸烷进口流量和反应压力对裂解产物燃烧性能的影响。原料正癸烷进口流量为6ml/min、反应压力1.5MPa时,裂解反应系统最稳定,火焰燃烧稳定,无积液燃烧。升高压力导致反应器前后压差,体系不稳定,火焰燃烧不稳定。