[科普中国]-燃气喷流试验

简介

火箭发射初期，为保护地面相关发射设备，常利用双面导流器定向排导经火箭喷管排向地面的燃气。燃气喷流试验，将有助于设计地面发射设备的布局方案及关键结构件的气动外形，最大程度地减少燃气流对地面设备的影响，一些情况下甚至有助于维护火箭的发射姿态，避免燃气流经地面回冲影响弹体安全1。

燃气流场结构与燃气物性密切相关,燃气物性不同的喷流场之间不存在严格意义的流场分布相似及动力学相似关系。发射设备承载与燃气物性(主要是比热比、火药力)呈非线性关系2。

背景燃气喷流对飞行器气动特性的影响主要表现为：

①喷流反作用力的直接作用，包括喷流的反作用推力、推力线不通过重心时的附加力矩等；

②喷流直接打到飞行器部件上的撞击作用，例如翼下吊挂发动机喷流对襟翼的撞击作用，类似现象在美国航天飞机再入时出现过；

③喷流的引射效应，高速喷流由于气流的黏性作用，抽吸(引射)外流，使外流流线向喷流轴线方向弯曲，流速增加，静压降低；

④喷流的体积效应，又称自由边界效应或位移效应。喷流羽流边界类似一个实体边界，对气流产生阻塞作用，迫使外流流线向外弯曲，静压增高。

试验内容①根据确定的模拟状态与模拟参数算得试验所需的控制参数，如喷管出口气流总压等。

②测定喷管出口气流总压与调压阀后压力的关系曲线。测量时，总压排管安装在喷管出口截面上，其轴线与喷管轴线平行，通过调压阀控制阀后压力，测得不同的阀后压力与喷管出口气流总压的对应关系。利用这一关系曲线，就可把对喷管出口总压的控制变为对调压阀后压力的控制。

③动量系数的求法。可用安装在供气导管中的流量测量装置测量流量，根据试验落压比、燃气喷流总温等参数算得喷流的动量系数。

④按一般测力试验方法进行有燃气喷流与无燃气喷流的试验。