本发明公开了一种冲压发动机的掺混燃烧装置，包括进气道扩张段、补燃室掺混段，补燃室掺混段包括混合段、与进气道出口连接的导流段，进气道喉道截面为矩形，进气道出口截面为椭圆形，椭圆截面的长轴长度与矩形截面的宽度相同，进气道喉道矩形截面以中心线为基准渐变过渡至进气道出口椭圆截面。通过改变进气道出口截面形式，利用进气道型面变化影响进气道出口截面气流分布，改变补燃室内的旋涡结构，加剧气流掺混。在不增加损失情况下，气流在短距离内掺混均匀，缩短补燃室长度，减轻发动机重量，有效提高燃烧效率及降低热防护压力。通过喉道矩形截面以中心线为基准渐变过渡至出口的椭圆形，进一步改善进气道出口截面气流分布。