带动力高超声速飞行器具有航程大、机动性好、生存能力强等优点，有着十分广阔的应用场景。作为其核心部件，动力系统依赖燃料燃烧提供能量，燃烧所产生的高温燃气广泛存在于这些动力装置中，长时间高温燃烧的严酷热环境给飞行器局部热结构设计和冷却系统设计带来了挑战。当前，高温空气的气动加热特性研究已相当充分，但高温燃气与空气介质在气体组分、热物性参数和化学反应进程方面存在较大差异，空气介质的相关规律难以直接应用在以高温燃气为介质的气动加热问题中，且目前广泛使用的燃气实验设备在试验气流总温和流场品质方面尚有不足，难以支撑普适性的热环境分析；因此十分有必要开展精细化普适性的高温燃气的气动加热规律和机理研究。

为此，本文基于爆轰驱动高温燃气风洞开展了提高其燃气模拟能力及流场品质的研究，实现了利用风洞产生高总温高品质流场的目标，并结合数值计算研究了不同来流和壁面条件下高温燃气的气动加热规律。论文主要研究内容和创新性成果如下：

一、  基于爆轰驱动方法，首先推导了高温燃气风洞单爆轰和双爆轰运行模式的流动理论关系，研究了波系的传播和作用过程，调试了不同驱动模式下的氢燃料和碳氢燃料的试验燃气流场，并从有效试验时间、总温和驻室压力稳定性等方面比较了两种驱动模式的试验气流状态；其次，结合试验和数值模拟方法，诊断了高温燃气风洞喷管流场品质，给出了不同燃气环境下的自由流参数和流场均匀区，为高温燃气气动加热特性的试验研究奠定了基础。

二、  针对氢和碳氢燃料，数值研究了燃气总温、总压、氧化剂含氧量（空气、纯氧）、当量比对高温燃气气动加热特性的影响规律，重点分析了气体热物性参数、组分变化和壁面催化类型对模型表面热流密度的影响机制；另外，通过对研究数据的总结，给出了适用于高温燃气的钝体表面热流预测公式，为相关结构的热防护设计提供了快速热流预测依据。

三、  进行了燃气壁面催化效应试验研究，基于高温氢氧和碳氢燃气环境开展了尖楔和球头模型在Ag、Cu、不锈钢和SiO₂镀层下气动热测量试验，获得了两种模型在高温燃气环境下的气动加热数据，结合数值模拟探讨了不同材料的催化性能，为高温燃气环境下的壁面热流精细化预测和探索抑制壁面催化效应研究提供了实验数据支撑。