固发羽流流场及辐射特性随飞行状态的变化规律

王志博 宋兆龙 张 彪 李 健 许传龙

(1东南大学能源与环境学院， 南京 210096)(2东南大学火电机组振动国家工程研究中心， 南京 210096)

固体火箭发动机在地面搭载实验或者高空低压飞行时，发动机尾喷管喷射出的固体燃料燃烧产物的火焰流呈现羽毛状，其称为羽流.固发羽流主要来源于推进剂的燃烧，少部分来源于喷管材料的烧蚀、衬层和绝热层的裂解，这种高温高压的羽流会向空间中辐射出强烈的红外特征信号.掌握固发羽流的流场和辐射特性，可为制导反导系统探测、识别及反识别提供方案，同时还可为飞行器跟踪、拦截提供依据.

近年来，许多学者对羽流进行了大量的实验和模拟仿真研究.在羽流复燃流场计算方面，牛青林等[1]针对飞行状态对固体火箭发动机尾焰的影响，根据热力计算结果对某固体火箭发动机的化学反应流和单一组分流进行了仿真计算.吴睿等[2]采用常用的3种k-ε湍流模型和2阶/3阶迎风格式，对单UDMH/NTO火箭尾焰随飞行高度和来流速度的影响进行了数值仿真，得出尾焰在不同飞行高度、不同来流马赫数下流场变化规律以及复燃反应对组分分布的影响规律.郭东升等[3]研究了不同飞行马赫数下Al2O3凝相粒子的固体火箭发动机的流场结果，并与纯气相流场结构进行了比较，Al2O3凝相粒子的加入会使得波系膨胀加强，长度增加.目前关于羽流流场及辐射的计算，多是在一定飞行高度及飞行速度上的研究，对于实际火箭……