超燃冲压发动机作为高超声速飞行器的核心部件,近年来受到越来越多的关注。然而超燃冲压发动机性能提升还面临诸多技术难题和困难,本文重点调研和分析了热防护、燃烧的主要问题、激波边界层分离对隔离段性能的影响和隔离段内的摩擦阻力四方面。基于理想的Brayton循环,通过建立隔离段内提前喷射燃料、燃烧过程和膨胀过程的控制方程组,在Matlab中构建能够描述带前喷发动机性能的程序。在隔离段内喷射燃料(或水蒸气),假设这部分燃料不燃烧,由于降低了燃烧室进口温度,在给定燃烧室出口最大温度时,也就增大了燃烧室喷射燃料的潜力和工质的流量,提高了发动机比推力,但会降低燃料经济性。由于前喷燃料量较小,并且甲烷与水蒸气具有相似性(相对分子质量和定压比热容相近),所以前喷甲烷与水蒸气对发动机性能的影响相近。考虑到前喷燃料对隔离段分离区吹除、壁面的隔热作用、减阻和抗反压能力的影响,在Fluent中进行冷态数值仿真,重点研究前喷的气动性能。分析了影响前喷效果发挥的不同喷射方案,探究了不同方案下对发动机上述方面的影响。定义了发动机的掺混效率、总压恢复系数和隔离段出口气流不均匀度。结果表明,一方面,小角度小当量比即可吹除分离区,喷射对于提高隔离段壁面热防护能力效果显著,即使是大当量比喷射,在隔离段出口掺混也能达到较高水平,此外,喷射加重了隔离段出口气流压力不均匀性,对温度不均匀性影响较小,改善了马赫数的不均匀性,有利于组织燃烧,大当量比中等角度喷射对抗反压能力也有一定的提高。另一方面,前喷增加了隔离段的总压损失,喷射位置在隔离段前半部分是,中等当量比垂直喷射将会导致进气道不起动。总之,从冷态前喷的气动性能看,隔离段内提前喷射燃料的利大于弊。分析了前喷情况下的燃烧性能。固定发动机总当量比,探究了无前喷时的不同支板/后壁面喷油比例的性能,在此基础上,分析了小当量比前壁面喷油、不同喷油位置和塔桥结构对发动机燃烧效率、摩擦阻力和反压前传等的影响,结果表明,小当量比前喷可以提高燃烧效率、降低摩擦阻力,并且在分担支板部分喷油时,可以有效控制压力前传;再增大当量比后,前壁面喷油替代支板变为压力前传的主导因素;合理的塔桥尺寸和安放位置可以有效抑制压力前传,但是却降低了燃烧效率,并且在前壁面大当量喷射情况下会失效。