本发明公开了一种超声速燃烧室的同轴喷注装置，包括用于进行空气射流的超声速空气喷孔，以及设于所述超声速空气喷孔外侧且用于燃料喷注的环形燃料喷注器，所述超声速空气喷孔和环形燃料喷注器同轴，所述超声速空气喷孔包括截面积大小相等的第一直线段和截面积大小依次变大的第一渐变段，所述环形燃料喷注器包括截面积大小相等的第二直线段和截面积大小依次变小的第二渐变段，所述超声速空气喷孔用于将空气射流从声速加速到超声速，所述环形燃料喷注器用于将燃料从亚声速加速到声速。本发明可以在很短的距离内实现燃料与空气的部分预混，进而在下游建立超声速的湍流部分预混火焰，显著提升发动机的火焰稳定边界。