扰流片式推力矢量控制的气动力学研究

王晓辉，刘志勇，褚学森

（中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）

0 引 言

推力矢量控制（TVC）技术，是一种通过控制火箭发动机喷流的方向，获得控制力进行飞行控制的非传统的控制技术。研究表明，推力矢量控制在水下可获得比空气中更高的工作效率。同时，对于水下发射，推力矢量控制技术也是实现潜射导弹全天候、全方位打击的重要技术之一，如高海情下水下发射导弹的姿态调整和弹道修正，导弹水平发射后弹道可快速偏转垂直出水，以实现全方位打击等。

相较于其他类型的推力矢量系统，扰流片式推力矢量控制喷流偏转角大、响应速度快，工作可靠[1]，对水下发射复杂的力学环境有较好的适应性，同时它体积小、质量轻，对于推力矢量装置轻量化要求较高的潜射导弹，也是比较合适的。

1 扰流片式推力矢量控制原理

扰流片式推力矢量控制是在火箭发动机喷管出口设置扰流片，通过阻塞出口使喷管内形成的不均匀的压力场，实现变推力矢量控制的。

依据气动力学原理，火箭发动机燃气在喷管喉部达到声速后，在扩张段内继续膨胀加速，形成超声速流动。超声速流动中，当流动方向被迫突然变化时，会产生斜激波，原理如图1所示。

图1超声速流动偏转与斜激波Fig.1 The deflection of supersonic flow and oblique shock wave

图2超声速流动偏转与脱体激波Fig.2 The deflection of supersonic flow and detached shock wave

理想气体假设下，其波角ε、流动偏转角δ、波前马赫数Ma1存在如下关系：

流动偏转角δ存在最大值δm，当流动偏转角δ超过与Ma1对应的最大流动偏转角δm时，斜激波将向上游移动，形成脱体激波，原理如图2所示。……