在所有的冷却技术中，冲击射流是提高局部传热系数最有效的方法之一，因此被广泛应用于航空发动机热端部件的冷却中。布置冲击射流结构会在一定程度上削弱结构强度，所以冲击冷却常用在热负荷非常大的地方，例如转子叶片的前缘。静止叶片的强度要求不如旋转叶片的高，因此在静叶的中弦区也可以采用冲击射流冷却结构。

燃气轮机/航空发动机热效率的提升主要依赖涡轮进口燃气温度的提高，涡轮进口燃气温度已远超金属的工作耐受极限，先进的涡轮冷却技术可以降低金属壁面的温度以保证航空发动机运行的安全性和稳定性，并延长其使用寿命。

典型的涡轮叶片内部冷却结构中，在叶片前缘的冷却时，采用了射流冲击冷却结构，冷却空气经过带肋内冷通道，从冲击射流孔高速喷出，在叶片前缘壁面形成非常薄的边界层，传热系数极高。冲击冷却常应用于涡轮叶片的叶盆和叶背的散热，涡轮的导向叶片内部有两个独立的气室，气室中的冷却气流通过冲击冷却孔冲击叶盆和叶背的内部表面，形成强化传热区。

冲击冷却在燃气轮机高温部件上有着重要的作用。国际上在冲击冷却方面的研究和应用起步较早，从20世纪60年代开始，冲击冷却就得到了诸多学者的重视，探索出了很多有效的实验方法和途径，并取得了许多研究成果。中国对冲击冷却的研究起步较晚，但从20世纪80年代开始有众多学者投入到冲击冷却的研究中，利用实验和数值模拟对冲击冷却机理进行研究，并提出采用先进结构化表面能显著地提升冲击冷却的性能。对于冲击冷却的研究多集中于传热机理和进一步强化传热，包括射流孔形状、射流孔与靶板间距、射流倾角、横流影响、冲击阵列布置、靶板表面扰流结构等影响冲击冷却的因素。

冲击冷却按照冲击孔的排列和数量可分为单孔冲击冷却和多孔冲击冷却。单孔冲击冷却可应用于局部地区的强化传热。通过高精度的流场实验和数值计算，已获得了大量关于冲击冷却的流场结构和传热特性研究结果。单孔冲击射流在流动时能形成稳定的流场分布，大致可分为三个部分：自由射流区、驻点流区以及壁面流区。从圆形冲击孔喷射入静态区域的冲击射流，最开始在冲击出口处速度分布大致是均匀的，但由于剪切应力等因素存在，随着流程的增加，射流与外界的流体不断进行动量和质量的交换，使得射流的宽度增加，外围速度逐渐降低，这一阶段称为自由射流区。在自由射流区中间，有部分流体保持了出口时的流速，并且随着自由射流的发展范围逐渐缩小，这部分流体区域称之为速度核心区。单孔冲击中速度核心区的长度范围为射流孔直径的6～7倍，一旦自由射流充分发展，射流截面上的流体速度为高斯分布。

多孔冲击射流的流场结构同样分为自由射流区、射流滞止区以及壁面射流区三个区域，但是由于多孔冲击中在流体喷射前会受到相邻冲击孔的干扰，并且相邻射流的壁面流也存在着相互碰撞，所以流场结构与单孔冲击有很大的区别。如果壁面流之间的撞击足够强，在撞击处会形成第二驻点，具有较强的传热性能；同时形成一对回旋的上升气流，即喷泉流，喷泉流会夹带周围流体，使已加热的流体重新进入射流核心区，影响冲击传热性能。

①冲击间距比。冲击孔板与靶板的间距和冲击孔直径之比称为冲击间距比。研究表明，通道间距的变化会明显影响冲击冷却系统内的流场结构，进而影响传热系数。对单孔冲击冷却系统来说，冲击间距比越小，传热系数越大。对于多孔冲击冷却，冲击传热系数随冲击间距比的变化规律还取决于射流板开孔率；通常情况下，随着冲击间距比的增加，冲击传热系数减小；只有当射流板开孔率很小时，冲击传热系数随着冲击间距比的增加而增加。对于一端出气的情况，多孔冲击射流的最佳冲击间距比一般为1～3，而单孔冲击射流通常为6～8。

②射流孔排布方式。冲击孔的排布方式通常有顺排和叉排两种，不同的冲击孔排布方式在传热性能上会有一些差异。研究指出，当射流孔排布较密、冲击间距比较大以及横流流量较大时，顺排阵列通常有更高的平均热性能。因为对于顺排结构，上游射流对横流有一定的隔离屏蔽作用，保护下游射流不受横流干扰。

③射流孔倾角。根据实际应用的需要，射流有时需要以一定的倾角冲击靶板表面。倾角的增大一方面可以增加通道内冷却流体的流速，使对流传热强化；另一方面也会使冲击射流的强度下降，减弱冲击冷却的作用。靶板表面传热系数的最大值随倾角增大而减小，并且倾斜射流行程增加40%，整体的平均努塞尔数就会降低12%～20%；但是这种降低会使靶板表面的传热更均匀。

④射流速度。冲击冷却的传热特性与射流速度之间存在重要的依赖关系。射流速度越高，流体冲击壁面的边界层越薄，传热效率越高。同时高速射流使内部流场更紊乱，涡流更强烈。

⑤横流。横流是指冲击冷却流道中，由冲击射流形成，或是流道中本来就存在的沿某个垂直于冲击方向的流动。横流尤其是初始横流是冲击冷却中一个非常重要的影响因素，它会显著地改变通道内的流场分布。虽然横流的存在使对流冷却得到加强，但冲击射流也会因横流和偏移使强化传热效果减弱。横流使射流发生偏转，降低了冲击冷却效率；但在小横流的情况下，如横流的速度只有射流速度的10%时，总的冷却效率很好，并且努塞尔数有所提高。

冲击冷却因其强化传热效果高的特点得到广泛应用，并且对于冲击冷却系统的优化已经有了很多研究。为了满足对更高强化传热系统的要求，冲击冷却的发展方向主要是和通道扰流结构以及气膜冷却的结合以提高冷却系统的总体效率。

①冲击冷却与通道扰流结构的结合。在冲击冷却系统内或多或少都会有横流的存在。在靶板表面合适的位置布置湍流扰流结构、强化对流传热的同时，又不会影响冲击冷却的效果，这种冲击冷却和通道扰流结构的结合可以增大靶板表面的传热效果。将一种微小W肋结构加入最大横流条件下的冲击冷却系统中，结果显示微小W肋可以影响靶板传热，特别是使两驻点间低传热区的传热得到增加。

②冲击-气膜/发散冷却。冲击冷却通常与气膜/发散冷却结合应用于涡轮叶片和燃烧室冷却，冲击-气膜/发散冷却具有非常高的冷却性能。冲击冷却为气膜/发散冷却内壁面提供高强度的传热系数，并且壁面上气膜/发散孔可以减弱内部通道中横流对于冲击冷却的不良影响。