由于超燃冲压发动机在高超音速飞行器应用中的巨大潜力，它们正受到越来越多的关注[1]。然而，超燃冲压发动机在运行过程中的超音速燃烧通常伴随着极短的反应物停留时间和强烈的湍流，这给燃料/空气混合、点火和火焰稳定性带来了巨大挑战。为了改善超音速燃烧并提高超燃冲压发动机的运行性能，已经提出了一些措施，例如腔体火焰稳定器[2]、横向喷射[3]和等离子体喷射[4]。
应当注意的是，热释放行为显著影响超音速燃烧流场和超燃冲压发动机的运行性能。根据瑞利流动理论[5]，强烈的热释放会导致超音速流中的热量显著增加。这种热量增加会降低流动马赫数。同时，由热释放引起的高背压会进一步降低流动速度并增加流动静压和静温。这些趋势促进了混合，延长了反应物停留时间，并加速了化学反应，从而在高入口马赫数下提高了燃烧稳定性。然而，过量的热量增加可能导致热阻塞和进气口失速，尤其是在入口马赫数较低的狭窄燃烧室内[6,7]，从而导致超燃冲压发动机无法正常运行。因此，与入口条件和燃烧室几何形状相匹配的适当热释放分布（位置和强度）对于改善超音速燃烧和提高超燃冲压发动机的运行性能至关重要。
目前，对超音速燃烧过程中热释放分布的全面理解仍然不足。这主要是由于在超音速燃烧过程中实验测量热释放存在显著挑战。幸运的是，燃烧产物的化学发光信号可以作为热释放的标志[[8], [9], [10]]。例如，CH*化学发光信号常用于标记乙烯燃烧中的热释放。通过这种方式，Nakaya和Yasunaga等人[[11], [12], [13]]研究了热释放振荡和燃烧不稳定性行为。Micka等人[14]发现，热释放分布主要受燃料混合和火焰传播的影响，并利用这一点开发了一个准一维燃烧模型。Kato等人[15]也进行了类似的研究，他们观察到隔离器中由燃烧-流动相互作用引起的热释放波动。Wang等人[16]进行的化学发光图像显示，热释放区始于火焰基部，并且在热释放区上游可能产生一个预加热区。Kyungrae等人[17]研究了由过量热释放引起的失速过程，他们的实验表明热释放行为受到边界层吸力的控制。总之，利用化学发光图像进行的可视化研究提供了关于热释放分布特性的有效信息。
目前，一维分析是一种无需昂贵实验成本和三维CFD模拟即可有效评估超燃冲压发动机运行性能的方法。准确评估燃烧室内的热释放分布是一维分析的关键步骤，因为它决定了压力、马赫数和热传递的分布[14]。Heiser等人[18]开发了一个经典的一维超音速燃烧室流动模型，并被许多研究人员[19,20]采用。在该模型中，流动条件主要取决于流动截面积的变化和总温度的变化。截面积是根据燃烧室几何形状确定的，而总温度变化则是用多项式函数估算的。实际上，总温度变化主要由热释放分布控制。此外，热释放还可以通过引起流动分离来改变流动截面积。然而，该模型没有考虑热释放分布。Smart等人[21]和Ferrari等人[22]也进行了类似的一维分析。然而，这些研究对热释放分布模型的关注有限，从而限制了对热释放行为的深入理解，并阻碍了一维方法在评估超燃冲压发动机运行性能方面的发展。
O’Brien等人[23]开发的一维代码考虑了热释放分布的影响，该代码是通过有限速率化学动力学建模得出的。Torrez等人[19]采用了基于有限速率化学动力学的类似热释放分布模式。Birzer等人[24]的研究中提出了另一种基于燃料混合的热释放分布模式，并将其结合到一维分析中，Zhang等人[25]和Tian等人[26]也使用了这一模型。为了进一步提高一维分析的精度，一些研究[26,27]直接根据实验和数值测量结果估算了热释放分布。根据验证结果，热释放分布模型对一维分析的准确性起着关键作用。尽管这些方法提高了一维分析的准确性，但由于解决热释放分布所需的复杂计算过程，它们引入了相当大的额外复杂性。
通过比较不同文献中的结果可以发现，在不同运行条件下热释放特性存在显著差异。然而，这些研究相对分散，尚未系统地将其归纳为一个统一的分类系统。此外，迫切需要一个简洁有效的一维热释放分布模型来改进超燃冲压发动机运行性能的一维评估。因此，基于CH*化学发光和斯利伦图像，当前的研究重点关注以下方面：(a)建立热释放分布特性的统一框架；(b)构建一维热释放模型；(c)在一线性分析中应用和验证当前模型。本文的其余部分安排如下：第2节介绍实验设置。第3节展示结果和讨论，提出了三种不同的热释放模式，并开发并验证了一维热释放率分布模型。最后，第4节总结了本研究。
