[发明专利]一种检测射流式微型姿态发动机性能方法

权利要求书

1.一种检测射流式微型姿态发动机性能方法，包括冷气计算、燃气计算以及喷射过程中喷口被遮挡情形的计算，其特征在于：所述冷气计算包括无遮挡、完全遮挡、反向部分遮挡以及正向部分遮挡，在无遮挡中附壁流动工作状态，左控制口打开，右控制口关闭，控制流从左控制口加入，主射流在控制流的作用下，向右偏转，并沿右倾斜壁面作附壁流动，绝大部分主射流从右输出口喷出，产生较大的推力，另有小部分主射流和控制流一起从左输出口流出，产生反向较小推力，这两个推力的合力构成火箭弹姿态控制系统所需的控制力；在无遮挡中动态切换工作状态，左控制口关闭，右控制口打开，控制流从右控制口加入，主射流在右控制流作用下，开始离开右倾斜壁面，向左倾斜壁面偏转，在偏转过程中，左输出通道畅通，靠近左倾斜壁面的气体能被主射流顺利卷走，主射流最终附于左倾斜壁面，大部分主射流将会从右输出口喷出，控制力的方向发生改变，射流元件达到另一个附壁流动工作状态；在完全遮挡中附壁流动工作状态时的马赫数分布和遮挡密封带上的静压分布，当左喷口被全部遮挡时，左控制流和主射流全部从右控制口喷出，产生一个较大的推力；在完全遮挡中主射流从右向左的偏转过程，主射流不断地将左输出通道内的气体卷走，由于左输出口关闭，无气流补充，因此左输出通道内的压强不断降低，密封带上的受力减小，在主射流即将分流前，右喷口产生一峰值推力，当左输出通道内的压强降到一定程度时，由于在主射流的左右两侧存在压差，一部分主射流进入左输出通道，致使右喷口推力减小，同时，左输出通道内的压强升高，密封带上的受力增加，随后，在主射流的卷吸下，左输出通道内的压强又将降低，密封带上的受力又将减小，右喷口推力又将达到最大，如此循环，造成右喷口推力和左喷口密封带上的受力呈振荡状态；

在反向部分遮挡中附壁流动工作状态时的马赫数分布和遮挡密封带上的静压分布，当密封带反向遮挡左喷口7/8时，射流元件附壁流动工作状态，中心旋涡区被卷走的气体质量与左控制流补充进来的气体质量相等，旋涡区内的压强处于平衡状态，一旦左控制口关闭，中心旋涡区由于得不到左控制流的补充，压强迅速降低，原来的压强平衡状态被破坏，主射流产生较大分流，相当一部分主射流进入左输出通道；

在反向部分遮挡中当密封带反向遮挡左喷口3/4时，切换过程右喷口推力和左喷口密封带受力变化，尽管在附壁流动工作状态时密封带所受的气流作用力很小，但在控制信号发生改变、主射流由右向左偏转过程中，密封带受到的气流冲击力较大，在切换过程中，主射流左右摆动，一会儿有大量主射流进入射流元件左输出通道，只有很少的主射流从右喷口喷出；一会儿主射流全部从右喷口喷出，并有少量外界空气经过没有被遮挡的左喷口进入射流元件内部，致使密封带所受气流作用力为负值；

在反向部分遮挡中当密封带反向遮挡左喷口5/8时，切换过程中右喷口推力和左喷口密封带受力变化，当控制信号发生改变时，右喷口推力和左喷口密封带受力变化的总趋势和喷口被堵3/4的情形相似，都作幅度较大的高频振荡，但密封带所受气流的冲击力比喷口被堵3/4的情形小；

在正向部分遮挡中附壁流动工作状态时的马赫数分布和遮挡密封带上的静压分布，当密封带正向遮挡左喷口3/4时，右喷口产生的推力经过一段时间的振荡后，遮挡左喷口的密封带在受到一个时间短、幅度大的气流冲击力后，随时间增加，所受气流的作用力逐渐减小，比控制信号改变前的密封带所受的气流作用力小；

在正向部分遮挡中附壁流动工作状态时的马赫数分布和遮挡密封带上的静压分布，当密封带正向遮挡左喷口5/8时，在附壁流动工作状态，左喷口被密封带正向遮挡1/2时，右喷口产生的推力和密封带的受力情形与正向遮挡5/8的情形相似，和正向遮挡5/8情形相比较，右喷口推力和密封带的受力发生高频振荡的时间提前，振荡幅度减小，很显然，在该种情形，切换过程中的合推力方向与切换前合推力方向一致。

2.根据权利要求1所述的一种检测射流式微型姿态发动机性能方法，其特征在于：所述燃气计算包括完全遮挡、正向遮挡7/8、正向遮挡3/4以及中间遮挡，当左喷口被全部遮挡时，左控制流和主射流全部从右喷口喷出，在附壁流动工作状态，控制流从左控制口进入，当左喷口被正向遮挡7/8时，在左控制流作用下，大部分主射流从右喷口喷出，另有一小部分主射流随左控制流从左喷口喷出，当左喷口被正向遮挡3/4时，在附壁流动工作状态，流场中各流动参数的分布与正向遮挡7/8的情形基本相同，中间遮挡中得到在附壁流动工作状态。

3.根据权利要求1所述的一种检测射流式微型姿态发动机性能方法，其特征在于：所述喷射过程中喷口被遮挡情形的计算为弹体的高速旋转，粘连在弹体上的密封带由于很大的裹紧力而遮挡其它正在喷射的喷口，影响射流元件正常工作，射流元件处于这样一种附壁流动工作状态：在右控制流作用下，大部分主射流附着在左倾斜壁面，并流入左输出通道，最后经左喷口喷出，另有一小部分主射流随右控制流一道从右喷口喷出。