本文通过试验和数值模拟相结合的研究方法对带蜗壳旋流器头部燃烧室的高空点火关键技术进行优化研究。发动机在高空点火时,由于空气进口条件恶劣使得燃烧室点火变得异常困难。高空点火技术难点主要有:1)高空状态下空气含氧总量较低,初始火核生成困难;2)燃烧室进口低温空气将燃油冷却到负温状态。低温燃油难以向周围空气吸热,导致燃油的蒸发速率较低;3)低温的燃油会改变燃油物性,从而影响喷嘴的雾化性能。导致高空状态下油珠粒径分布与空气流场的匹配较差,使得点火变得困难。在燃烧室进口空气条件和低温燃油物性等无法改变（即需要保证高空点火高度）时,点火性能的优劣取决于燃烧室头部的燃烧组织优化。本文将从以下三个方面对燃烧室高空点火性能开展优化研究:（1）通过Phase Doppler Particle Analyzer（PDPA）光学诊断技术研究低温燃油对离心喷嘴雾化性能的影响。该研究将燃油温度控制在-40℃～80℃之间,经离心喷嘴喷入静止大气中。通过改变燃油温度,获得不同燃油温度下离心喷嘴的雾化特性。低温燃油雾化试验结果表明:1)低温改变了燃油的密度和粘性等物性参数,从而改变喷嘴的流量特性,使得其质量流量（Mass Flow,Mf）和流量数（Flow Number,FN）随着温度的降低而逐渐增加,从而使得高空点火时燃烧室极度富油,导致点火不易成功;2)不同燃油温度下,油珠的索太尔平均直径（Sauter Mean Diameter,SMD）沿直径方向的空间分布呈V字型,油雾锥中间的SMD较小,油雾锥边界的SMD较大;3)随着燃油温度的增加,油雾锥中心处SMD有减小趋势,油雾锥边界处的SMD几乎没有变化;4)燃油温度升高会使得燃油的粘性降低,减小流动损失,使得喷嘴的喷射模态由竖直向下喷射模式明显向扩张喷射模式转变,中心处粒子轴向速度减小,油雾锥面上的粒子轴向喷射速度增加。（2）针对带蜗壳旋流器头部燃烧室两相喷雾燃烧流场与燃烧性能开展数值仿真研究工作,根据数值模拟结果对燃烧室头部结构进行优化设计,从而为点火试验提供技术支撑。两相喷雾燃烧的数值仿真模拟结果表明:1)在三个旋流器中心截面上（R=100.5mm）,各旋流器后的高温回流区没有连接在一起,这种相邻头部各自独立的燃烧状态是导致燃烧室点火性能较差的主要原因;2)旋流器套筒长度的变化会引起中心回流区（Central Recirculation Zone,CRZ）形状的变化,当套筒被截短时,其旋流扩张角增大,使得回流区的体积变大,回流区旋涡中心更靠近火焰筒壁面;3)截短套筒长度,燃烧室头部各相邻旋流器形成的CRZ相互卷吸强度增强,优化后的燃烧室头部结构有利于旋流器之间能量和自由基的传播,对提高点火性能有促进作用;4)扇形试验件展开成矩形试验件后,头部冷却孔、调节孔等区域的流量分配与原始结构差异较大,试验时为了获得更为真实的燃烧室流场结构,不能用三头部矩形试验件代替原本的扇形试验件。（3）对优化后的燃烧室结构进行加工,并对原始试验件和优化试验件分别开展地面点火试验和高空点火试验。试验结果表明:1)将火焰筒头部壁面的头部大冷却孔封堵之后,燃烧室的点火性能显著提高;2)随着套筒长度的缩短,燃烧室的临界点火油气比（Fuel Air Ratio,FAR）逐渐降低,点火性能显著提高;3)高空状态下点火成功率与当前状态下的空气压力、油气比以及总压损失有关,当前状态下的空气压力越大、总压损失越小,点火越容易成功;4)综合地面点火和高空点火试验结果来看,本文提出的增强这类燃烧室头部各旋流器CRZ之间相互卷吸效应的方法能显著提高燃烧室的点火性能,使得优化试验件在更高的飞行高度下有更好的点火性能。