尚永腾

(中国空空导弹研究院，河南洛阳 471009）

烧蚀台阶现象及对喷管性能的影响分析

尚永腾

(中国空空导弹研究院，河南洛阳 471009）

喷管内型面由不同材料对接而成，对接面处不可避免地会出现烧蚀台阶。本文对喷管的烧蚀台阶现象进行分析，说明了烧蚀台阶的成因和不利影响；对台阶对局部流场的影响进行仿真，展示了不同尺度的涡流现象；对不同台阶位置和深度时的喷管内流场进行计算，分析了其对喷管性能的影响。计算结果表明喉衬后缘的大尺寸烧蚀台阶对喷管性能影响很大，必须在喷管设计中予以避免。

烧蚀台阶；台阶效应；局部流场；喷管内流场

0 引 言

在固体火箭发动机喷管结构设计中,由于喷管各部分功能各异,所处燃气环境不同,对烧蚀性、耐热性要求也不同；同时考虑加工、减重、承力等方面的要求,需要采用不同材料搭接组成喷管内型面,这样两种材料的结合处就形成了缝隙［1-2］。由于缝隙两侧材料的不同,喷管工作过程中不可避免地会出现烧蚀台阶,台阶的出现会破坏内流场,在一定程度上损失喷管性能,严重时会在台阶处形成涡流,从而进一步加剧对缝隙下游材料的冲刷烧蚀,使台阶再扩大,形成台阶效应。台阶效应会造成喷管内型面严重的冲刷烧蚀,不仅造成推力损失,还可能造成烧穿事故而导致发动机工作失败。

因此有必要对喷管烧蚀台阶现象进行分析,了解其形成原因及对局部流场和喷管性能的影响,为改进喷管设计、减小台阶影响提供理论基础。……