先进动力是支撑飞行器大空域、宽速域和远程飞行的关键。组合发动机是高超声速飞行器的主要动力形式,准确快速地感知发动机的温度变化规律是支撑其安全工作的必要保证,也是检测其工作性能的重要依据。本文以实现组合发动机燃烧状态的实时在线感知为目标,对比色测温、多光谱辐射测温和分子光谱拟合测温三种测温技术及其适用条件开展了研究。首先,本文介绍了组合发动机及其温度测量的必要性和重要意义,调研了不同测温方法的国内外研究现状,提出了本文的研究内容;理论分析了比色测温、多光谱辐射测温和分子光谱拟合测温三种发射光谱测温技术,构建了比色测温和多光谱辐射测温的数学模型。其次,建立了基于光纤光谱仪的发射光谱温度测量系统,利用溴钨灯/氘灯光谱辐照度标准标定了温度测量系统的光谱响应度,借助Rb空心阴极灯测量了光谱仪的仪器展宽,为基于发射光谱的温度测量奠定了基础。再次,开展了甲烷、正丁烷和乙烯等模拟燃烧器碳氢燃料火焰的发射光谱及温度测量研究,对不同测温技术的适用条件进行了分析。研究表明,充分预混的甲烷和正丁烷火焰的发射光谱以OH、CH等分子光谱为主;乙烯射流扩散火焰的发射光谱兼具分子光谱和连续辐射光谱。分子光谱拟合测温技术的火焰类型适用范围广,但存在拟合速度慢的缺点;比色测温和多光谱辐射测温技术的温度反演速度快,但要求火焰具有强连续辐射光谱,否则会增大温度反演的误差。分子光谱拟合测温与比色/多光谱辐射测温技术相结合,可实现火焰状态复杂变化条件下的温度和燃烧状态感知。最后,在航空煤油为燃料的模型发动机上开展了发射光谱和温度测量研究,获得了发动机变燃油当量比条件下的发射光谱特性和温度变化规律,实现了发动机燃烧状态的判别分析。发动机的火焰发射光谱变化剧烈,兼具分子光谱和连续辐射光谱,随当量比变化会出现强连续辐射光谱和弱连续光谱两种状态。连续光谱辐射强度能够敏感响应燃烧室的压力变化,多光谱辐射测温获得的火焰发射率与连续光谱辐射强度和燃烧室压力均存在较强的相关性。通过温度信息与光谱强度信息相结合,可感知发动机燃油当量比的切换。分子光谱拟合测温技术可在比色/多光谱辐射测温技术误差较大的弱连续辐射光谱时段进行互补冗余测量,实现了发动机全时段的燃烧状态感知和温度测量。本文建立的发射光谱和温度测量系统和方法可为先进动力系统的燃烧状态和温度测量提供技术支撑,可有力地推动相关动力系统的发展。