爆震燃烧由于具有燃烧速率快、熵增小等特点,在用于推进系统时将比传统动力装置具备更高的热循环效率,因此受到了广泛地关注。脉冲爆震火箭发动机（Pulse Detonation Rocket Engine,简称PDRE）是爆震发动机的一种,在完成相关的原理性验证后,目前的发展重点集中在性能优化方面。其中,非稳态排气条件下的最优化喷管设计是亟待解决的难题之一。本文针对上述难点,提出了一种流体喷管方案,并结合理论分析和实验验证,对流体喷管的工作原理、设计方法和推力特性进行了研究。（1）基于对PDRE排气过程中关键设计点状态下流动特性的分析,发展了一种用于估算可调喷管最佳面积比范围的方法。该设计方法包含了四个关键设计点,即初始填充状态点、von-Neumann尖峰状态点、C-J（Chapman-Jouguet）状态点和平台区状态点。结合一维稳态管内流动的经典方程,发展了最佳面积比的具体计算方法,给出了多种燃料和氧化剂条件下,爆震管排气过程中喷管的最佳面积比范围。（2）在理论分析的基础上,研究了不同构型、不同面积比的喷管用于脉冲爆震发动机时的工作特性及推力特性。基于无阀式PDRE,使用汽油和富氧空气混合物作为燃料和氧化剂,在10～100 Hz的频率范围内,对收缩喷管、扩张喷管和收扩喷管用于PDRE时的推力进行了测量,掌握了不同类型喷管的增推效果随频率的变化规律。实验表明,喷管喉部会降低发动机的运行频率,甚至在收缩比大于4时会导致爆震循环失效。相比之下,扩张喷管对发动机的运行基本没有影响,但当扩张比大于5时,发动机推力会出现下降。在低频工况下,收缩喷管的增推效果较好,而在高频工况下,扩张喷管的增推效果较好,本次研究中喷管的最大推力增益达到25%。（3）提出了一种可以自适应调节面积比的流体喷管设计方案,阐述了其设计原理,并开展实验研究验证了该方案的可行性。依据理论计算得到的最佳面积比范围和固定型面喷管验证实验的结果,选定流体喷管的具体面积比范围和流体喷注方式。通过在喷管喉部和扩张段喷注适当压力的流体,实现喷管收缩比和扩张比的实时自适应调节,喷管收缩比的调节范围为2.0～2.2,扩张比的调节范围为1.8～5.0。通过冷态实验研究了流体控制方法对喷管有效面积比的调节特性,基于无阀式PDRE,对流体喷管的工作特性和推力特性进行了研究,使用初始压力为1.0 MPa的流体喷管后最大的推力增益达到137.8%。（4）通过压力测量、自发光火焰拍摄以及纹影拍摄等手段,对单次及多循环工况下流体喷管内的波系特征进行了研究。研究结果表明,喉部及扩张段射流的使用,调整了喷管的有效面积比,减弱了排气过程中的过膨胀现象。同时,射流还改变了喷管的有效壁面条件。根据火焰自发光的拍摄结果,在使用射流后,锥形喷管扩张段中的火焰形状变成钟形,这有利于减少排气损失,增大PDRE的推力。此外,射流的非对称喷注还有效地改变了发动机的排气方向,是一种矢量推进的设计方案。（5）为了从源头上主动降低PDRE排气的脉动性,提出并验证了一种适用于爆震燃烧室的补燃增推方案。对补燃方案的工作原理进行了介绍,即通过在燃烧室尾部、喷管入口前引入含氧射流,在燃烧室内营造一种头部富油,尾部贫油的分布状态,减弱爆震波传播至燃烧室末段时的强度,降低排气压力和速度的脉动性,最终减少喷管中的流动损失。基于有阀和无阀两种方式的两相脉冲爆震火箭发动机,开展了补燃方案的实验研究。根据实验结果,补燃射流大幅降低了排气的脉动性,压力峰值的最大降幅达到-50.7%,波速峰值的最大降幅达到-43.3%。同时,补燃射流大幅提高了PDRE的推力,有效的当量比调节是低频工况下实现增推的主要因素,而部分填充效应和补燃效应是高频工况下实现增推的主要因素。当初始压力为0.5 MPa的补燃射流与流体喷管共同作用时,实现了70.4%的最大推力增幅。