三维C/SiC具有良好的综合力学性能，是主动冷却超燃冲压发动机的理想热结构材料。目前超燃冲压发动机 C/SiC主动冷却结构设计是研究热点之一。从材料的角度看，该结构设计必须解决C/SiC在主动冷区环境的化学相容性和物理相容性问题。　　本文以主动冷却超燃冲压发动机对高性能热结构材料的需求为背景，以化学气相沉积法制备的C/SiC为研究对象，初步探讨了C/SiC与超临界燃料的化学相容性问题；系统研究了三维缝合和三维针刺C/SiC的Z向纤维密度、纤维束大小和铺层布类别对其力学和热物理性能的影响规律，并依据主动冷却对面板材料力学和热物理性能的要求，优化了这两种预制体结构。主要研究内容及结果如下：　　1）研究了C/SiC与主动冷却超临界C12H26的化学相容性问题。结果表明：C/SiC在主动冷却超临界环境下具有优良的化学相容性，但是，当燃料温度达到其初始裂解温度时，超临界燃料表现出自结焦现象，因此在主动冷却结构设计计算时，设定的燃料温度不得高于其初始裂解温度。　　2）研究了三维缝合预制体Z向纤维密度对C/SiC热物理性能和常温力学的影响规律。结果表明：（1）Z向纤维密度增加，三维缝合C/SiC面内纤维体积分数和密度下降。（2）在层间剪切载荷下，三维缝合C/SiC有层间，纬向和经向纤维三种破坏源，层间区是其初始层间剪切破坏源。Z向纤维密度增加，三维缝合 C/SiC的层间剪切强度增大。（3）在面内剪切载荷下，不同Z向纤维密度的三维缝合C/SiC具有相似的“刚体滑移块”破坏机理。Z向纤维密度增加，三维缝合C/SiC的面内剪切强度增加，剪切模量下降。较低的3K三维缝合C/SiC面内剪切强度也没有以剪切应力再分配的方式影响其拉伸缺口敏感性。（4）在拉伸载荷下，当缝合间距与临界应力传递长度 Lc相匹配时，三维缝合C/SiC具有最好的强韧化效果。（5）在压缩载荷下，三维缝合C/SiC具有相似的破坏机理与破坏过程，其压缩强度主要与其单层压缩强度和层间剪切强度有关。Z向纤维密度增加，三维缝合 C/SiC的压缩强度增加，压缩模量减小。（6）在弯曲载荷下，Z向纤维的Z-效应抑制了三维缝合C/SiC的分层。与拉伸性能相似，缝合间距与Lc相匹配的S9具有最高弯曲强度和模量。（7）Z向纤维密度增加，三维缝合C/SiC的厚度方向热导率和高温热扩散活化能增加，面内热膨胀系数下降。　　3）研究了无纬布纤维束大小对三维针刺 C/SiC力学和热物理性能的影响规律。结果表明：(1)在相同针刺条件下，大纤维束三维针刺碳纤维预制体的无维布纤维束周期性弯曲程度大于小纤维束的，相应的C/SiC密度较小。（2）在层间剪切载荷下，无纬布三维针刺C/SiC有短切纤维层、90°和0°无纬布层三种破坏源，短切纤维层是其初始层间剪切破坏源。与小丝束无纬布三维针刺 C/SiC相比，大纤维束的层间剪切强度较大。（3）大纤维束导致了无纬布三维针刺C/SiC拉伸和面内剪切性能下降。本文提出的“修正层合板模型”、拉伸强度和面内剪切强度计算公式成功预测了纤维束大小对无纬布三维针刺C/SiC拉伸和剪切性能的这种影响规律。（4）与1K无维布三维针刺C/SiC相比，6K的弯曲强度、弯曲模量、压缩强度和压缩模量均较低，分别下降了21.9％、23.8%、36.2%和32.9%。（5）与小纤维束无纬布三维针刺C/SiC相比，大纤维束的厚度方向热扩散系数、热导率和面内热膨胀系数均较小。　　4）研究了铺层布类别对三维针刺 C/SiC常温力学性能的影响规律。结果表明：在相同针刺条件下，平纹布三维针刺碳纤维预制体的面内纤维弯曲变形程度比无纬布的大，相应的C/SiC密度较小，进而其几乎所有常温力学性能都比无纬布的小。另外，预测无纬布三维针刺CMC拉伸和面内剪切性能的方法在此不再适用。　　5）根据主动冷却对面板材料力学和热物理性能的要求，综合考虑预制体结构参数对两种三维C/SiC性能的影响规律，认为缝合密度适当（缝针间距4 mm左右）的小丝束三维缝合C/SiC具有明显的主动冷却应用优势。