脉冲爆轰发动机(Pulse Detonation Engine，PDE)是一种新概念吸气式推进装置，它利用在预混可燃气体中传播的爆轰波瞬间产生的高温高压气体膨胀而产生推力。与传统推进装置相比，PDE具有热效率高，结构简单的优点。然而PDE在工程实现上却碰到不少困难。首先充气阶段，多循环时上一个排气阶段产生强烈的稀疏波抽吸燃烧产物，使下一循环充气热力学参数过低，从而带来难以起爆和推力和比冲下降的问题；其次在封闭阶段存在起爆问题，高空来流温度和压力都非常低，在大直径爆轰管中难以起爆；在排气阶段，对于喷管的选择上，并没有形成共识，大多数的实验和数值计算都只计算了单循环的情况，不能反映喷管对PDE排气过程和推力产生机制的影响。最后，现有的实验和数值计算研究往往都存在特定的条件，无法形成一般的结果推而广之。　　 鉴于以上问题，本文首先从理论方面入手，发展了热循环效率分析方法，给出了考虑各种影响因素的热循环效率公式，并从热循环效率这一系统级别的性能指标出发，说明在一个典型的PDE装置中，进气道、燃烧室热力学过程和尾喷管对PDE整体工作过程的影响。　　 其次，为了解决低温低压来流条件下大直径管道中起爆困难的问题，本文提出了重复起爆爆轰推进的概念，即利用突扩截面使爆轰波解耦，利用前导激波对燃烧室气体进行压缩，提高其温度和压力，有利于起爆。在被压缩过的气体中重新起爆，使得爆后压力更高。数值结果表明，在突扩截面上解耦的激波能对较大范围的气体实现二次压缩，部分被压缩的气体温度提高到原来的3倍。然而突扩截面在充气和封闭阶段都会产生涡，会降低充气的效果和二次压缩的效果。当爆轰波通过被压缩的区域之后，相比其他未被压缩过的区域，爆后压力明显提高。　　 为了深入考察不同构型的尾喷管对PDE工作过程的影响，本文用CFD方法考察了不同构型喷管多个循环的工作过程，并对采用收缩-扩张喷管后PDE的燃烧室中产生的反射激波进行了考察。研究结果表明，与扩张喷管相比，C-D喷管能更长时间的维持燃烧室压力，同时能够有效降低稀疏波的抽吸作用，从而使燃烧室的充气压力相对较高。虽然采用C-D喷管会在爆轰阶段在喉道处产生反射激波，但是通过热循环分析发现，反射激波在1.5Ma以下时，其对热循环效率的不利影响可以忽略。　　 最后，为解决在多循环中充气压力受上一阶段稀疏波抽吸而过低的问题.本文提出了逆向射流增推的概念，即在燃烧室末端采用逆向射流降低充气气流的速度，提高进气过程中的热力学参数，从而提高热循环效率。本文在采用了扩张喷管的PDE上使用逆向射流后，发现PDE的充气参数明显提高，热循环效率也明显提高。充分说明逆向射流是一种简单而有效的增推技术。　　 为考察喷管对爆轰管内压力的影响，本文还做了PDE的实验研究。实验中为适应高频实验的需求，采用新的预混腔。在不带喷管的情况下，成功的实现了了5～20Hz运行。在带喷管的情况下开展了单次爆轰实验，测量了采用不同喷管时燃烧室的压力，考察了燃烧室的压力衰减速度。实验结果表明，采用CD喷管的时候，燃烧室中的压力衰减明显要慢于采用扩张喷管的时候，并使燃烧室维持着较高的压力。