固体燃料冲压发动机（Solid Fuel Ramjet,SFRJ）具有结构简单、可靠性高、比冲高、成本低等优点,且自身带有固体燃料,存储运输安全,可以用作超音速飞行的各种导弹以及炮弹的动力装置。但是,固体燃料冲压发动机的工作性能较为复杂,还需要对固体燃料冲压发动机进行更广泛的基础研究工作,如火焰稳定性差,容易熄火,金属颗粒的燃烧效率低等,这些问题极大地阻碍了固体燃料冲压发动机的工程应用。本文对铝镁贫氧推进剂的点火燃烧性能、多相非平衡化学反应、金属颗粒的团聚机理进行研究,有利于提高固体燃料冲压发动机的燃烧流动综合性能。本文主要研究工作如下:（1）建立CO2激光点火燃烧实验系统,对铝镁贫氧推进剂点火特性进行实验研究,详细分析了铝镁贫氧推进剂点火的物理化学过程,建立了点火模型和燃烧动力学模型。对铝镁贫氧推进剂的点火延迟时间进行了理论和实验研究,建立了激光热流密度、环境压强和初始温度与推进剂点火延迟时间的数学模型,并通过固体硝铵推进剂和铝镁贫氧推进剂的实验结果对该模型进行了验证。（2）在CO2激光点火实验系统上对铝镁贫氧推进剂的燃烧特性进行研究。通过实验和理论分析相结合的方法,研究了铝镁贫氧推进剂在不同环境压强、氧浓度和Al/Mg含量比下的燃烧特性。基于B数理论建立了环境压强和氧浓度对燃烧速率综合影响的理论数学模型,该模型与实验测量结果拟合良好,表明其适用于不同压强和氧浓度条件下预测铝镁贫氧推进剂的燃烧速率。同时还研究了不同环境压强和氧浓度对燃烧波温度分布的影响规律。（3）开发了一套燃烧仿真软件,用于研究贫氧推进剂在近燃烧表面区域的分解、燃烧特性。基于具有16个组分和16个化学反应的详细燃烧动力学模型和湍流模型,采用有限体积法对气相N-S方程组、固相控制方程进行离散求解。分析了压强、氧浓度和镁含量对贫氧推进剂的燃烧波温度、湍流粘性系数、燃烧产物各组分含量的影响规律。（4）采用高速摄像机、扫描电子显微镜和激光粒度分析仪,对铝镁贫氧推进剂的团聚过程和团聚机理进行研究。高速摄像机记录了铝镁贫氧推进剂的燃烧过程,观察到铝颗粒在燃烧表面上团聚后会脱离燃烧表面,并发生二次团聚。在不同环境压强下,对燃烧后产物的微观结构进行分析,进一步分析铝颗粒的团聚行为。基于经典口袋理论,在对团聚物进行粒度分析实验的基础上,建立一种新的聚团尺寸预测模型,可用于预测贫氧推进剂中燃烧表面上的聚团尺寸和脱离燃烧表面后的二次团聚形成的新聚团尺寸,该模型与经验模型和典型口袋模型相比,更符合实验结果。（5）建立了固体燃料冲压发动机直连式试验系统平台,完成了以铝镁贫氧推进剂为燃料的固体燃料冲压发动机的地面直连实验,研究不同来流温度对团聚物微观结构和粒径的影响,以及团聚物对冲压发动机工作性能的影响。随着来流温度的升高,团聚物的粒径减小,补燃室内的压强、温度随之增加,发动机推力增加,使得推进剂燃烧得更充分,发动机特征速度、比冲、燃烧效率提高。