随着飞行马赫数和高度不断提高，超燃冲压发动机内气流速度增大，燃料与空气的停留时间缩短，对组织高效燃烧、提供足够推力带来巨大挑战。为满足飞行器的动力需求，燃料进入燃烧室后必须在极短的停留时间内与空气快速混合、完成燃烧释热，因而能够直接将燃料注入主流中的支板喷射器是非常有利的喷注方式。优化支板燃料喷射器、火焰稳定器等部件的设计、且各部件相互配合组织高效的燃烧则是保证超燃冲压发动机性能的关键。本文面向超燃冲压发动机燃烧室工作特性，开展如下几个方面的工作：建立了后掠支板流场数值模拟模型，分析了不同形状结构下支板的气动阻力及热环境特性。结果表明，支板的气动阻力和总压损失与前缘处的激波强度最相关，因而随前缘楔角增大几乎呈线性增大；掠角较小时影响不大，但超过60°、使垂直于前缘的来流马赫数分量接近或者小于1时，阻力和总压损失均急剧减小。支板前缘表面的气动热载荷最高，热载荷大小则与来流被滞止的分量直接相关，因而增大前缘掠角使热载荷成倍降低；支板顶部与对应壁面连接处为高热载荷区域；前缘钝化能使脱体激波远离前缘表面、降低热载荷，但钝化半径超过0.5mm时影响则不大。因此提出低阻力、低热载荷的支板结构设计推荐采用：70°大后掠、且顶部与对应壁面间留出流动间隙；15°以内的前缘楔角；半径0.5mm的前缘钝化。通过以横向高温气流稳定火焰的液体煤油燃烧特性实验，和燃烧室内燃料的蒸发和混合模拟，分析了能够获得高效燃烧的支板喷射燃料空间作用范围。发现上游混合速度影响燃料到达主燃烧区时在横截面上的局部当量比分布，进而影响主燃烧区的燃烧性能和燃烧向上游的传播。喷射支板较多（每块支板喷油量减少）或者安装位置距离隔离段入口越近，则混合更快，火焰易向上游传播、将伪激波推向隔离段入口，而主燃烧区的燃烧易被削弱，低当量比时更易熄火。不同当量比下，支板间分配比例使燃料到达主燃烧区时混合到局部当量比1附近时，对整体燃烧组织有利。每块支板顺流喷射的液体煤油的作用宽度与到达下游火焰稳定器附近主燃烧区的混合距离之间的比值应为0.25~0.3的范围内时，能够获得高效燃烧。为获得较高的整体燃烧性能，将支板喷射应用到凹腔作为火焰稳定器的液体煤油超声速燃烧室中。实验表明与无支板的凹腔燃烧组织方式相比，支板喷射-凹腔稳燃结合能改善燃烧、提高燃烧室比冲，各当量比下支板喷射燃料相比壁面喷射时比冲提高超过15%。在较低的燃料喷射压力下，支板喷射混合能力更强，燃烧性能更高。改变支板的喷射方向及支板在凹腔上游的距离时，发现横向喷射比顺流喷射混合效果好、燃烧性能高；支板向上游移动有利于混合，但前移距离过大则易使火焰传播进入隔离段、将伪激波推至隔离段入口。提出一种将小尺寸支板与浅凹腔一体化的内凹腔稳燃支板中心流燃烧组织方法，以避免凹腔下游局部壁面热载荷过高的问题。在近距离安装的两块带浅凹腔的支板间形成独立通道，吸入少量来流空气、组织亚声速燃烧，形成位于燃烧室中心流的常驻火焰，组织中心流燃烧。通过总体设计确定了支板结构及通道中燃料喷射方式，模拟分析了组织亚声速燃烧的可行性及燃料混合性能、并确定了支板尺寸。通过直连式地面实验，依次验证了形成中心流常驻火焰、及组织中心流燃烧的可行性，获得了较好的整体燃烧效果和较宽的稳定工作范围。