如何实现有效的长时间热防护是当前国际上超燃冲压发动机研制的关键技术瓶颈之一。采用吸热型碳氢燃料对发动机燃烧室进行主动冷却能兼顾发动机性能、结构重量与热防护的综合需求，为各航空航天大国广泛接受。主动冷却燃烧室设计面临的首要问题是如何实现热平衡时燃烧特性和传热特性的匹配，涉及气固液耦合传热、吸热型碳氢燃料流动传热、裂解反应、高温燃料超声速燃烧等复杂物理化学现象。论文围绕主动冷却燃烧室热平衡特性这一课题，采用先分解再综合、逐步推进的研究思路。首先开展碳氢燃料管道流动传热和高温燃料燃烧特性研究，然后综合已有工作建立主动冷却燃烧室热平衡特性评估方法，并进行实验验证，最后利用建立的评估方法针对典型的主动冷却燃烧室开展热平衡特性研究。论文完成的主要工作和取得的成果如下:　　(1)完成了碳氢燃料电加热管实验，建立了适用于层流区、过渡区和湍流区碳氢燃料的对流传热关联式。　　设计并开展了碳氢燃料电加热管实验，结合理论分析、一维管道传热计算方法，得到了层流区、过渡区和湍流区碳氢燃料的对流传热关联式。利用正十烷和RP-3电加热管实验数据，验证了燃料对流传热关联式的适用性。此部分工作体现在论文第二章。　　(2)研制了燃料加热及输送系统，完成了高温燃料燃烧特性实验研究及分析。　　设计并研制了燃料加热及输送系统，系统最高加热温度700K、最大流量500g/s、稳定供应时间＞15s、最高供应压力7MPa。利用直连式燃烧设备和热沉式燃烧室模型，在来流Ma3.0条件下，开展高温RP-3燃烧特性实验，其中当量油气比0.3～1.0、燃料温度300～700K、喷前压力1.5～7.0MPa。结果表明:相同来流和当量油气比时，燃料温度从300K提高到650K，燃烧室壁压提高10％～15％;贫油点火极限的当量油气比由0.5拓展至0.3，喷前压力由2.0MPa拓展至1.5MPa;在一定范围内，喷注压力对燃烧室壁压分布影响较小。因此，在主动冷却燃烧室热平衡评估中，需要合理考虑燃烧室壁压提升引起的壁面热流变化。此部分工作体现在论文第三章。　　(3)基于已有工作，建立了主动冷却燃烧室热平衡特性评估方法。　　基于燃料电加热管和高温燃料燃烧特性实验，结合一维管道传热计算方法、AHL3D软件平台和三维传热计算程序，建立了主动冷却燃烧室热平衡特性评估方法，并利用主动冷却面板和缩尺主动冷却燃烧室实验结果进行验证。前者表明:在1.1MW/m2热流下，实验和评估的燃料温度及外壁温最大偏差分别小于80K和88K，燃料裂解率分别为9.32％和9.02％。后者表明:在来流Ma2.5、当量油气比0.82、冷却燃料当量比1.6条件下，评估和实验外壁温与燃料温度最大偏差分别小于90K和83K。考虑到实验系统复杂、实验环境严酷，热平衡评估方法得到的结果是可信的。此部分工作体现在论文第四章。　　(4)利用建立的热平衡特性评估方法，完成了缩尺和全尺寸主动冷却燃烧室的热平衡特性评估。　　对应Ma2.5来流状态，开展了热平衡特性评估，评估结果表明:　　1)在当量油气比0.82、燃料热裂解率～10％时，缩尺主动冷却燃烧室达到热平衡状态需要的最小冷却燃料当量比为1.66，与实验值1.6接近，热平衡评估中考虑了燃料温度对燃烧室壁面热流的影响;　　2)在当量油气比1.0、不利用燃料化学热沉（完全不裂解）时，缩尺和全尺寸主动冷却燃烧室达到热平衡状态需要的最小冷却燃料当量比分别为2.0和1.8，表明利用缩尺燃烧室得到的热平衡特性评估结果应用到全尺寸燃烧室时偏于保守;　　3)在当量油气比1.0、燃料化学热沉完全利用（完全裂解）时，全尺寸主动冷却燃烧室达到热平衡状态需要的最小冷却燃料当量比为1.0，表明在目前的主动冷却结构设计下，燃料化学热沉利用殆尽的理想情况，全尺寸燃烧室才有望实现理想的热平衡状态，即燃油和冷却燃料流量完全匹配。　　此部分工作体现在论文第五章。　　通过本文研究，建立了适用于管道内层流区、过渡区和湍流区碳氢燃料的对流传热关联式，研制了燃料加热及输送系统，建立了主动冷却燃烧室热平衡特性评估方法，加深了对主动冷却燃烧室热平衡特性的认识，为主动冷却燃烧室设计提供了技术途径和依据。