在超燃冲压发动机中,需要通过冷却通道利用碳氢燃料对发动机燃烧室进行冷却。在发动机实际工作状态中,飞行工况的变化导致冷却通道以及燃烧室内流场及温度场发生改变,由此产生非稳态流动传热现象。由于用于冷却的燃料流量需要与燃烧室壁面热负荷相互匹配,壁面整体和局部的热防护失效,因此非稳态传热过程中流动传热特性,特别是热响应特性对于发动机燃料流量调控至关重要。因此,本文结合数值仿真和实验方法,对变工况过程中,超临界碳氢燃料的非稳态传热特性开展了如下研究内容:首先,搭建了超临界碳氢燃料非稳态流动换热实验平台,基于实验平台进行变热流工况下碳氢燃料非稳态流动换热实验。提出一种非稳态响应时间的判断方法,确定判断方法执行流程。在实验测得附加温度及确定热损曲线后,基于实验测得结果和构建的判断方法进行分析,得到变热流实验稳定时间变化规律,稳定时间随着热流密度的增大呈现先降低后上升的趋势。归纳已发表文献中12种RP-3的替代模型及对应组分临街物性参数,分别对不同组分数的替代模型进行物性对比,分析混合规则对RP-3物性计算的影响,比较不同状态方程的物性计算差距。同时,研究不同替代模型和状态方程对超临界碳氢燃料流动换热数值仿真计算的影响。5组分Cheng在热物性和传热的表现上为12种组分最佳。General混合规则在物性计算表现上优于Lee-Kesler和Prausnitz-Gunn混合规则。PR状态方程在物性和传热计算表现上更好。通过上述工作,确定了用于数值仿真研究的碳氢燃料模型。建立了超临界碳氢燃料非稳态流动传热数值仿真模型,并通过变热流燃料加热实验,对仿真模型进行了可靠性验证。计算值与实验值在管道出口油温上符合较好,稳定后温度最大误差不超过6.5%,计算模型得到的稳定时间和实验稳定时间的最大误差不超过4.5s,计算得到的非稳态响应时间也呈现先下降后上升的趋势。通过该数值仿真模型,对实验过程中超临界碳氢燃料的热响应时间先增大后减小的分布特性进行了分析。研究表明:当加热通道内燃料出口温度低于其临界温度（Tc=623K）时,流场内的有效热扩散率随着温度增加,因此管道内的热响应时间随着温度的增加而减小。当加热通道的燃料出口温度接近并超过临界温度后,燃料密度在临界温度附近的剧烈变化引起了壁面附近边界层速度的增加,管内径向速度梯度减小,湍流强度减小,有效热扩散率降低,因此热响应时间随着温度的增加而增大。同时,基于仿真模型进一步讨论了不同入口质量流量和入口温度对非稳态响应时间的影响,质量流量的增大促进了传热过程进行,降低了稳定时间,随着入口温度增大,非稳态响应时间降低,但入口温度过大使出口温度超过700K,会导致响应时间增大。