二次喷注对超音速分离线喷管流动影响的数值研究
摘要
推力矢量控制（ThrustVectorControl，TVC）技术是指改变飞行器动力系统的推力
方向从而改变飞行器姿态的技术，TVC技术可以大幅提高飞行器的机动过载能力和反
应速度。现代战争对高机动性武器的需求促进了TVC技术的快速发展。
TVC喷管分类众多，其中超音速分离线（SupersonicSplitLine，SSSL）喷管因其
结构简单、消极质量轻、伺服力矩小和偏转效率高的优点具有极大的发展潜力，其最
大的特点是具有偏转放大效应，即推力矢量角大于机械摆角，通常将推力矢量角与机
械摆角的比值称为放大系数，用来衡量SSSL喷管推力矢量性能。但由于SSSL喷管存
在分离线间隙，密封和热防护问题也成为了限制其发展的重要原因。本文将二次喷注
引入SSSL喷管，旨在解决SSSL喷管的热防护问题，并通过数值计算来分析二次喷注
对SSSL喷管流场和性能的影响。
本文对二次喷注SSSL喷管进行了数值研究，文章的主要研究内容及相应结论如下：
1、对常规SSSL喷管和二次喷注SSSL喷管的内流场进行仿真，对比分析二次喷注
对SSSL喷管流动特征和波系结构的影响，研究二次喷注的热防护效果和对推力矢量性
能的影响。得出如下结论：（1）常规SSSL喷管内部流动特征和波系结构复杂，分离线
间隙温度极高，放大系数随摆角增大而减小；（2）二次喷注SSSL喷管内部流动特征和
波系结构受二次喷注影响有微弱变化，分离线间隙温度明显降低，二次喷注对推力矢
量性能有消极影响。
2、为获得满足热防护需求且能够使SSSL喷管性能达到最佳的二次喷注设计参数，
研究二次喷注出口位置、喷注流量和出口面积参数变化对二次喷注SSSL喷管流动和性
能的影响，以确定最佳设计参数。得出如下结论：（1）二次喷注口越靠近密封面，热
防护效果越好，二次喷注对流场和推力矢量性能的影响也越小；（2）以最接近密封面
的二次喷注口为基础，二次喷注流量越大，热防护效果越好，对推力矢量性能的影响
越消极，二次流质量流量为主流质量流量的2%时便可满足热防护需求；（3）以最接近
密封面的二次喷注口喷注2%质量流量为基础，改变喷注口面积对二次喷注SSSL喷管
影响不明显。
关键词：推力矢量控制；超音速分离线喷管；二次喷注；热防护；推力矢量性能
二次喷注对超音速分离线喷管流动影响的数值研究
Abstract
ThrustVectorControl(TVC)technologyreferstothetechnologyofchangingthethrust
directionoftheaircraftpowersystemtochangetheattitudeoftheaircraft,TVCtechnologycan
greatlyimprovethemaneuveringoverloadcapacityandreactionspeedoftheaircraft.The
demandforhighlymobileweaponsinmodernwarfarehaspromotedtherapiddevelopmentof
TVCtechnology.
TVCnozzlesareclassifiedinmanycategories,amongwhichSupersonicSplitLine(SSSL)
nozzlehasgreatdevelopmentpotentialbecauseofitssimplestructure,lightnegativeweight,
smallservotorqueandhighdeflectionefficiency,itsbiggestfeatureisthatithasadeflection
amplificationeffect,thatis,thethrustvectorangleisgreaterthanthemecha