高超声速飞行器技术发展迅速,随着飞行器速度提高,飞行器表面启动热载荷增大,导致发动机局部温度过高。在极高热流密度下,传统被动热防护难以实现冷却目标,目前最有效的降温冷却技术是再生主动冷却技术,即飞行器的燃料进入燃烧室前,流经发动机表面冷却发动机。再生主动冷却设计的关键是获得工程实际条件下碳氢燃料传热流动特性。本文以吸热型碳氢燃料为研究工质,在实验压力3～5MPa,质量流量基本都控制在1.26g/s左右,热流密度0～250kW/m~2,流体温度280～875K,扭曲比分别为12.63和6.31条件下,内径4mm的水平圆管中,实验研究了超临界压力下其传热特性和流动阻力特性,探究了超临界压力下的传热与流动的特征和机理,分析热工参数对其的影响。研究结果表明:(1)在整个传热过程中,碳氢燃料将经历5个传热阶段,层流、湍流、拟沸腾、湍流、以及化学反应区;系统压力和热流密度通过影响管中的碳氢燃料的热物理性质来影响对流传热;在本文试验范围内热加速度的影响可以忽略,而浮升力影响显著;扭带管的平均传热系数大于普通光滑管的平均传热系数约6.0～9.0%。(2)本文的普通光滑管的传热试验数据与Gnielinski关联式拟合良好,而Dittus-Boelter关联式的预测值比实验值偏低;扭带管的传热试验数据与Petukhov关联式和Hata–Masuzaki关联式的拟合误差都较大。提出改进后的水平扭带管传热关联式,其平均绝对误差(MAE)为12.57%,均方根误差(RMSE)为14.88%。(3)对于碳氢燃料的摩擦阻力系数,同样质量流速和温度时,压力越大,阻力越小;热流密度对摩擦阻力系数的影响很小;扭带管的摩擦阻力系数高于普通光滑管,且扭曲比y越小,摩擦阻力系数就越大。(4)本文的普通光滑管的摩擦阻力系数实验值与Filonenko关联式拟合性能良好,Blasius关联式的f预测值比实验值偏低;扭带管的摩擦阻力系数实验值与Jensen关联式和Manglik?Bergles关联式的拟合误差都较大。提出改进后的摩擦阻力系数关联式,其MAE为4.75%,RMSE为5.09%。