题目：喷管侧向载荷抑制方案分析与实验

对喷管侧向载荷的关注起因于大膨胀比喷管启动关机过程中出现的结构损伤。多型航天器主发动机在研发期间都曾遇到严重的侧向载荷问题，有时足以对喷管本身和发动机结构件造成损伤，侧向载荷问题已经成为高性能喷管设计的主要限制之一，而目前除补强结构外尚无良好的工程解决方案。

本文针对大膨胀比喷管侧向载荷抑制方案进行了探讨，并就其中的喷管内置台阶方案进行了重点研究。通过内置台阶抑制喷管侧向载荷的研究在国内尚属首例。首先基于此前的实验结果，在流动分离模态转变位置设计了台阶，搭建了侧向载荷测量实验系统。通过悬臂梁结构弯曲应变的方法实现了喷管的侧向载荷测量实验，并对喷管内流场进行了数值仿真。通过对比实验和仿真的结果，评估了数值方法在侧向载荷问题研究方面的准确度，并通过数值结果辅助分析了实验数据。研究结论如下：一、台阶能够延迟侧向载荷峰值的出现；二、侧向载荷峰值随机性很大，并且可能与压力变化的速度有关；三、只有台阶位置足够靠近上游时才可能抑制受限激波分离模态的出现。