● 摘要
研究发现,导弹水下点火时,可能由于弹体受到的瞬间推力急剧增大以及回流燃气的侵蚀(回击现象)而对弹体载荷和运动状态产生不利影响。火箭发动机燃烧室的压强建立过程是下游喷管流动的来源,同时又可通过改变发动机设计条件来改变。故了解燃烧室压强建立过程与超音速喷管水下起动之间的内在联系,将能够为改善火箭发动机水下点火特性提供有价值的技术途径。
本文建立了快速、线性和延迟三种典型的燃烧室建压曲线作为水下喷管的入口条件,通过数值方法研究不同入口条件下导弹在水下起动时的流场特性。对比导弹在空气中的典型起动过程,根据流场可视化、流场参数对比以及发动机推力特性的分析发现,在点火起动瞬间,固体火箭发动机出口参数并不同时达到峰值,随着燃烧室建压过程的减缓,发动机出口参数达到峰值的时间延长,喷管超音速流场建立时间延后。随着喷管入口总压上升梯度的减缓,发动机起动瞬时推力峰值也随之降低,改变燃烧室建压过程对改善发动机在水下起动时的瞬时推力峰是有效的。计算结果还显示,水下超音喷管起动过程中的回击现象受到入口总压增长率的影响。
本文通过研究不同入口下的发动机水下点火过程,证实了通过改变入口条件来改善发动机的点火过程是有效的,但同时也导致流场参数的振荡加剧,综合考虑发现线性建压入口是一种兼顾点火推力峰及流场参数振荡的折中选择。
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