固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)水下工作推力特性的實(shí)驗(yàn)研究

張 磊，佘湖清

（中國船舶集團(tuán)有限公司第七一〇研究所，湖北 宜昌 443003）

1 引言

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、隱蔽性好、可靠性高等優(yōu)勢，因此其用于主動(dòng)攻擊水雷、魚雷、潛射導(dǎo)彈等水下高速攻擊武器的主要推進(jìn)動(dòng)力［1］。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在水下工作時(shí)，由于噴管外部環(huán)境水密度遠(yuǎn)大于空氣，且超音速的高溫高壓燃?xì)馀c周圍水劇烈相互作用形成含有激波、相變、漩渦等復(fù)雜物理過程的不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)推力性能難以預(yù)估［2-3］。因此深入研究不同水深工況下固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力特性及復(fù)雜兩相流動(dòng)機(jī)理，對(duì)水下火箭動(dòng)力發(fā)展具有重要意義。

針對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)水下工作過程及流場特性，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。王寶壽等［4］通過壓力水筒的推力矢量試車臺(tái)，測量了水深為10～40 m 條件下火箭發(fā)動(dòng)機(jī)水下點(diǎn)火工作時(shí)的推力和側(cè)向力，研究了不同推力矢量控制方式下的發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性。賈有軍等［5］利用水下點(diǎn)火試車試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)尾流的形貌及其演化過程進(jìn)行了試驗(yàn)研究。湯龍生等［6］通過有限水域環(huán)境試驗(yàn)研究了水下燃?xì)馍淞鳉馀莸纳L過程、壓力波傳遞及衰減特性。施紅輝等［7-8］進(jìn)行了三維水下超聲速冷噴氣體射流的可視化試驗(yàn)研究，分析了射流形成后氣液界面的不穩(wěn)定過程以及由此引起的射流脹鼓與回?fù)舻攘鲃?dòng)振蕩現(xiàn)象。張春等［9］在壓力水筒中開展固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)水下點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，并基于流體體積函數(shù)（VOF）模型對(duì)燃?xì)馀c水相互作用過程進(jìn)行了數(shù)值求解，著重分析了水下超聲速燃?xì)馍淞靼l(fā)展初期的燃?xì)馀菪螒B(tài)及流場變化規(guī)律。……