脉冲爆轰发动机利用间歇或脉冲式爆轰波产生的高温、高压燃气作为动力,是一种新概念推进系统。它具有热循环效率高、结构简单、比冲高、成本低和适用范围广等优点,是未来高速飞行器的理想动力之一。如何形成稳定的爆轰波是脉冲爆轰发动机的技术难题,缓燃向爆轰转捩（Deflagration to Detonation,简称DDT）是常用方法之一。为缩短DDT距离,本文在长1 m,内径分别为3 mm、5 mm和7 mm的毫米级玻璃圆形管道中,利用高速摄影技术对爆轰波的传播特性进行了实验研究,采用高速数码相机获得了预混气体在管道中燃烧时的火焰阵面传播图,并重点分析了掺混臭氧对甲烷-氧气预混气体中爆轰波起爆距离及火焰传播速度的影响。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）研究了初始压力对甲烷/氧气预混气体火焰传播特性的影响。在化学当量比条件下,研究了直径为3 mm管道内甲烷和氧气的预混火焰的传播特性,并获得了初始压力对传播特性的影响规律。结果表明:随着初始压力的降低,管道内火焰的传播状态依次呈现速度振荡较大的不稳定爆轰传播模式、驰振爆轰传播模式和快速火焰等传播模式;稳定起爆后,随着压力的升高,起爆距离不断缩短,火焰平均传播速度不断提高,爆轰波速度亏损越来越小。（2）获得了掺混氢气对甲烷/氧气预混气体火焰传播特性的影响规律。在直径为3 mm的管道中,对按当量比混合的甲烷/氧气掺混质量分数分别为4%、11%、33%、100%的氢气,研究氢气浓度对火焰传播特性的影响。结果表明:在初始压力相同时,混合气中氢气浓度越高,火焰稳定后的平均传播速度越快,爆轰波起爆距离越短;掺混氢气的浓度越高,火焰的的爆轰极限临界压力越低,不稳定爆轰区域越小。（3）得到了掺混臭氧对甲烷/氧气预混气体爆轰波传播特性的影响规律。在直径分别为3 mm、5 mm和7 mm的管道中,对按当量比混合的甲烷/氧气掺混体积比分别为0.44%、0.95%、1.4%、2%的臭氧,拍摄出火焰的传播过程,对照片进行处理并分析,获得以下结论:初始压力为40 kPa时,随着臭氧浓度的增加,起爆距离不断减小,火焰传播速度不断增加;在相同的工况下,直径为5 mm和7 mm的管道内爆轰波起爆距离的缩短更为明显,即管径越大,臭氧对爆轰波DID的影响越大。初始压力越大,管径对爆轰波传播特性的影响越小,同浓度臭氧下的火焰传播速度损失越小。（4）对比了1CH₄+2O₂和2CH₄+2H₂+5O₂两种预混气体的爆轰波起爆距离在掺混臭氧下的差异。结果表明:与1CH₄+2O₂预混气体相比,2CH₄+2H₂+5O₂预混气体受臭氧影响更小,掺混同浓度臭氧时,2CH₄+2H₂+5O₂预混气体的起爆距离缩短程度要低一些。掺混臭氧后,爆轰极限临界压力随之下降,在直径为7mm管道中,与2CH₄+2H₂+5O₂混合气相比,1CH₄+2O₂混合气的爆轰波临界压力受臭氧影响更大。