固体燃料超燃冲压发动机具有比冲高,结构简单等特点,但伴随而来的是超声速燃烧组织与稳定燃烧等困难,即固体燃料的相变、分解与汽化、燃烧等复杂过程要在燃烧面处在切向超声速气流中快速完成,涉及固体燃料在切向高速气流作用下的传热与传质机理及集成于SF-Scramjet发动机时的燃烧启动与稳定特性等燃烧流动基础问题。针对上述问题,本文通过理论研究、数值模拟与试验相结合的方式,对SF-Scramjet燃烧室燃面退移过程及燃烧特性及影响因素进行了研究。首先,在借鉴其他领域相关知识的基础上,从固体燃料在超声速流动下受热行为分析入手,描述固体燃料超燃燃烧过程,然后通过理论分析基础上建立燃烧室内燃面退移速率理论预估模型。在此基础上,利用FLUENT的UDF功能将燃面退移速率模型嵌入原有软件中,提出了针对SF-Scramjet燃烧过程的数值模拟研究方法并进行了验证。第二,通过稳态数值模拟来比对不同构型在不同进气参数(总温、流量)下的燃烧情况;分析了进气参数(总温、总压、流量)与构型参数(凹腔长度、深度)的变化对燃面退移速率的影响,并拟合了可用于工程设计的燃速公式。从中看出,对退移速率影响较大的是进气流量、进气总温及凹腔深度,凹腔长度的影响较小,进气总压的影响最小。第三,参与建造了地面直连式试验台,证实了在飞行马赫数6的条件下,进气流量在1000g/s和500g/s时燃烧室均能实现自点火和火焰稳定。通过基准构型燃烧室试验分析了SF-Scramjet燃烧过程,并通过其他构型与之对比反映了凹腔比例、无凹腔结构、扩张角增大等构型因素对燃烧过程带来的影响。结果表明,燃烧过程中,凹腔后壁面与等直段交界处是燃面退移速率峰值区域,且随着燃烧持续,等直段直径不断扩大,直至最终燃烧室内几乎连成一体;同时发现,凹腔是SF-Scramjet稳定工作必要的结构,突扩台阶会增加燃料消耗与总压损失。第四,通过瞬态数值模拟方法对SF-Scramjet燃烧室点火阶段燃烧特性(各参数与组分分布)进行了研究,并从理论角度分析了点火阶段与稳定燃烧阶段燃速机理的不同。然后,在非稳态数值模拟基础上采用动网格技术研究了SF-Scramjet燃烧室燃面退移的动态过程,比对了稳定燃烧与非常态熄火两种构型燃烧室的工作状态,发现凹腔尺寸不足是燃烧室熄火的主要原因。第五,考虑时间成本,建立了准稳态数值模拟方法,实现了基于动网格的非稳态方法的替代,并验证了其可行性。通过大量数值模拟,评估了进气参数与构型参数对SF-Scramjet燃烧室燃烧特性的影响。从燃烧效率角度,除进气总压、等直段直径外,其余参数均表现为与之负相关,利用数值拟合方法拟合出了燃烧效率与各参数间的工程关系式,并发现凹腔长深比对燃烧效率的影响存在拐点。通过定义凹腔驻留时间,分析不同构型性能,计算了推力及比冲。从燃烧效率与总压损失两方面评估了各参数改变对其影响的敏感度,结果发现进气总压与等直段直径对燃烧效率与总压损失有较为显著的影响。