發動機引流推力矢量方案的內流場分析

摘要：對從發動機引流外噴進行推力矢量控制的方案進行了內流場計算與分析，比較了不同管徑和引流管道喉部面積對引流效果的影響，結果表明：發動機引流對于發動機內流場的參數影響不大，燃燒室壓力和溫度變化不明顯；引流管道的喉部面積占總喉部面積的百分比是影響噴流效果的主要參數；引流流量占總流量的比例略小于引流通道喉部面積所占比例；引流形成的側向推力所占比例與引流流量所占比例相當，均略小于引流通道喉部面積所占比例；引流造成主動量推力下降幅度明顯。

關鍵詞：固體火箭發動機；噴流；推力矢量；數值模擬

中圖分類號：V430 文獻標識碼：A 文章編號：1673-5048（2014）05-0028-04

0 引言

空空導彈在大機動飛行時，空氣動力舵面的控制效率小，無法滿足控制要求，就需要采用推力矢量或者彈體側向噴流產生（直接）側向力來進行輔助控制[1-2]。

對于空空導彈來說，常規動力裝置是固體火箭發動機，實現側向力的傳統方式是在噴管后部加裝燃氣舵或者繞流片來產生推力矢量。這種方式的缺點主要是：（1）響應慢，燃氣舵或繞流片從接收控制信號到形成要求的控制力需要較長的時間；（2）燃氣舵或繞流片受到高溫兩相燃氣的沖刷和燒蝕，易出現故障；（3）主推力損失較大，側向力有限。而采用氣體二次噴流技術產生側向力，則有氣動響應迅速，對主推力影響小等優勢，提高了空空導彈快速反應能力，是當前各軍事強國都在積極研究發展的熱點[3]。

產生氣體二次噴流的方式有兩種：一種是設計專門的氣體發生器或者小發動機，一種是從發動機燃燒室引流。如果采用單獨設計的氣體發生器，其優點是設計靈活，易于滿足側向力要求，但

是工作時間有限，且占據較大的空間，大大增加了附加質量，這對于空空導彈是非常不利的。因此，從發動機燃燒室引流進行氣體二次噴射是設計師很關注的問題。

從發動機燃燒室引流并側向噴射，雖然會產生側向力，但是引流會對主推力等參數產生影響，因此本文針對空空導彈發動機引流二次噴射方式進行方案研究和數值模擬，可為二次噴流側向力系統設計提供參考依據。