胡海峰，鲍福廷，蔡 强，刘 旸

(西北工业大学航天学院，西安 710072)

0 引言

目前的运载助推级动力系统，为了发挥发动机的性能潜力，采用的喷管膨胀比越来越大。大膨胀比的喷管在地面试车及发动机的起动和关机过程中，都会产生气流分离现象。气流分离模态的转涙，导致在瞬变状态下喷管内三维气流的分离流动常呈现复杂的非轴对称性，可能引发喷管侧向载荷。严重的喷管侧向载荷会造成喷管震动、发动机使用寿命缩短、喷管结构破坏等后果。

美国的J2S发动机、航天飞机主发动机(SSME)、俄罗斯的RD-120发动机、欧洲的Vulcain发动机和日本的LE-7等发动机的研制过程中，均遇到了较严重的喷管侧向载荷问题。国外对大膨胀比的喷管性能分析计算开展了大量研究，并取得了很多有用结论。文献［1］对喷管分离流试验结果进行分析归纳，给出了判别分离流的经验公式;文献［2-3］对分离流产生的侧向载荷进行了分析仿真;文献［4-6］对影响分离流各个分离模式进行了数值仿真及实验对比分析研究;文献［7］对分离流下的喷管热性能进行了探讨;文献［8］开展了分离状态下喷管气动响应的理论探索;文献［9］对某型喷管开展了分离模式下结构气动响应的试验研究;文献［10-12］开展了分离条件下喷管流固耦合数值模拟。

本文以某大膨胀比喷管二维轴对称简化模型为分析对象，采用数值模拟方法研究其分离模式，分析在瞬变状态下喷管结构的气动弹性响应，讨论了喷管瞬态下径向位移分布。……