论文以超燃冲压发动机中冷煤油的火花塞直接点火过程为研究对象,采用串联凹腔构型燃烧室,通过设计试验,以高速摄影、压力扫描阀并结合数值模拟手段,研究了不同燃料喷注方案、点火方案下的点火特性以及成功点火时火焰的传播路径。首先对点火前燃烧室流场进行了数值模拟与试验观测,研究了凹腔长深比对凹腔流场结构的影响以及不同煤油喷注方案对煤油雾化燃料场分布的影响。研究结果表明,长深比对凹腔流场结构具有重要影响,长深比为7,9时,凹腔为开式凹腔,长深比为10,由开式凹腔转变为闭式凹腔。凹腔为开式凹腔时,凹腔与主流质量交换率随长深比的增加而增加,下游凹腔质量交换率大于上游凹腔。由数值模拟结果得到,凹腔前壁面、后壁面直接往凹腔喷注燃料,凹腔富燃,不利于点火,凹腔上游喷注、底壁喷注在凹腔角回流区部位形成合适的当量比环境。由液雾分布图像得到,凹腔前壁面喷注,凹腔内高静温环境加速了煤油液雾的雾化蒸发过程,凹腔底壁喷注,喷孔直径与喷注压力共同影响着燃料是否可以穿透剪切层进入主流。凹腔后壁面喷注、喷前压力较低时,燃料喷出后立即转向主流,喷注压力较高,煤油液柱抵抗凹腔流场影响的能力强,燃料大部分进入凹腔,导致凹腔富燃,不利于点火。研究了不同煤油喷注方案、点火方案对点火性能的影响。研究结果表明,凹腔前壁面喷注、凹腔底壁大孔径喷注结合下游凹腔点火的方案点火性能最高,在当量比范围0.04~0.206内均可实现成功点火和稳定燃烧。凹腔角回流区对点火过程具有重要的作用,凹腔中部点火比后部点火具有更好的点火效果。煤油燃料火花塞直接点火存在三种点火失效模式,分别为蒸发过程决定的点火失效、蒸发过程与火焰稳定共同作用的点火失效,火焰稳定决定的点火失效。最后对煤油引导火焰引燃发动机大流量煤油过程进行了试验研究,凹腔前壁面喷注点火煤油以及凹腔底壁位置A喷注点火煤油,火焰接力过程中有火焰振荡现象,燃烧室内存在着火焰吹脱以及火焰逆流传播过程。凹腔底壁位置B喷注点火煤油,火焰接力过程中未发生火焰振荡现象,点火煤油与发动机大流量煤油在这种燃料喷注组合方式下,凹腔火焰稳定器的稳焰性能最优。发动机大流量煤油火花塞直接点火,当喷注压力较低时成功点火,喷注压力较高时,煤油液柱穿透度大,凹腔内卷吸进入的燃料较少,凹腔处于贫燃环境,火花塞放电后无初始火核形成,点火失效。