塞式喷管运载器外流干扰冷流试验研究

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1、第41卷第3期2015年6月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．41．№．3Jun．2015塞式喷管运载器外流干扰冷流试验研究张晓光1，程诚2，刘宇3(西安航天动力研究所，陕西西安710100；2．中航商用航空发动机有限责任公司，上海201108；3．北京航空航天大学，北京100191)摘要：采用风洞冷流试验方法研究了使用塞式喷管的运载器在4个典型飞行马赫数下外流对运载器流场和性能的影响。试验模型由截短的线性塞式喷管和升力体构成，利用纹影显示技术得到了塞式喷管流场结构并测量了不同试验工况下模型

2、的轴向力和升力。结果表明：外流使塞式喷管喷流的膨胀程度变大，横向侧流强度增强；外流干扰下塞式喷管的推力损失包括过膨胀损失和横向侧流损失，试验喷管总推力损失在4．7％～9．6％之间，其中过膨胀损失在3％以内。关键词：塞式喷管；升力体；外流干扰；风洞；冷流试验中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2015)03—0046—07ColdflowtestofoutflOWinfluenceonvehiclewithaerospikenozzleZHANGXiao—guan91，CHENGChen92

3、，LIUYu3(1．Xi’anAerospacePropulsionInstitute，Xi’an710100，China；2．AVICCommercialAircraftEngineCo．，Ltd．，Shanghai201108，China；3．BeijingUniv．ofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Coldflowtestsoneffectsofoutflowonflowfieldandperformanceofvehiclewitha

4、erospikenozzleduringflightwithfourtypicalMachnumbersarepresentedinthispaper．Themodelforcoldflowtestiscomposedofatruncatedlinearplugnozzleandaliftbody．Inthetests，thenozzleflowfieldstructurewasdisplayedwithschlierendisplaytechnology，andtheaxialandliftforcesofthemode

5、lweremeasuredunderdifierentconditions．Theresultsshowthattheexistenceofoutflowleadstoanincreaseinnozzlejetexpansiondegreeandlateralflowintensity，andthethrustloss(includesoverexpansionlossandlateralflowloss)ofaerospikenozzle，causedbyoutflow，isbetween4．7％and9．6％．inwh

6、ichtheoverexpansionlossislessthan3％．Keywords：aerospikenozzle；liftbody；outflowinterference；windtunnel；coldflowtest收稿日期：2014—12—26；修回日期：2015—01—29作者简介：张晓光(1986一)，男，博士，研究领域为液体火箭推进技术第41卷第3期张晓光，等：塞式喷管运载器外流干扰冷流试验研究470引言塞式喷管具有的高度补偿特性源于其外侧开放的流动结构。这种结构保证燃气单侧与环境压强相通，受环境反压影响

7、而自动调节膨胀状态，使燃气在整个飞行高度上处于完全或接近完全膨胀的状态。但这种半开放的流动结构容易受到外流影响，特别是跨声速和超声速外流的影响。对外流影响的研究是综合评估塞式喷管性能的重要方面之一。Ruf在总结Silver等人试验结果的基础上，对塞式喷管外流干扰的机理进行了讨论【l-3】。文献[4—6]研究了外流对塞式喷管性能和喷管底部开闭过渡压比值的影响。文献[7]指出，外流引起的性能损失与运载器底部形状和塞式喷管的装配有关，认为运载器底部回流区阻力和内喷管上唇的阻力导致性能损失。国内，刘君等采用数值仿真方法研究了外流对

8、塞式喷管流场结构和性能的影响刚q；王长辉等对升力体外形的塞式喷管运载器进行了二维简化的数值研究⋯】。为更准确地了解外流对塞式喷管运载器的影响，进行相关的地面和飞行试验显得非常必要。本文开展的风洞冷流试验研究了塞式喷管运载器在4个典型飞行马赫数下外流对运载器流场和性能的影响。风洞冷流试验模型由截短的线性塞