李晓轩，杨依峰，张利嵩，秦绪国，戈庆明

（北京航天长征飞行器研究所，北京，100076）

0 引 言

近年来，随着飞行器任务模式和功能的多样化，在飞行器方案论证过程中，高速飞行条件下的多体分离问题越来越多。对于多体分离过程，避免分离过程中发生碰撞是需要重点关注的问题[1~4]。本文针对在高超声速底流区分离时可能遇到的回追碰撞现象进行分析，并通过非定常数值仿真，验证了一种解决方案的有效性。

1 回追碰撞现象及分离方案

1.1 回追碰撞现象

高超声速底流区是由膨胀波、回流区、分离激波、尾流激波等流动结构组成的复杂流动区域。马赫数为15条件下，在飞行器底部，以近似底部直径为分界面，其内部的流动密度和速度极低，若物体处于该区域内，仅会受到微弱的气动力作用，如图1所示。

图1 底流区马赫数与密度分布Fig.1 Mach Number and Density Distribution in Base Flow Region

回追碰撞过程如图2所示，当以初始相对速度V0从飞行器底部向后抛出分离体后，分离体将处于动压极低的底流区区域中，不受明显的气动力作用，其相对来流的运动速度近似保持不变。而质量为m的飞行器在气动阻力Fx作用下，以加速度a=Fx/m做近似匀减速运动，因此飞行器与分离体间的相对速度持续减小，在t=V0/a时减小至Vt=0。之后两者间的距离将逐渐接近，直至在t=2×V0/a时刻以近似V0的相对速度发生回追碰撞。

图2 回追碰撞过程示意Fig.2 Schematic Diagram of Backtracking Collision Process

针对该现象，本文提出后抛+侧抛的分离方案，并通过数值仿真对该方案进行了分析。

1.2 分离方案

后抛+侧抛方……