Page 144 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 第 9 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 9
2026 年 9 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Sept., 2026

DOI：10.11883/bzycj-2025-0308

品字形三喷管火箭橇射流-地效耦合机理

及其布局效应 *

齐 治 ，王国华 ，武学安 ，孙全福 ，周柏航 ，王 浩 ，阮文俊 1
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（1. 南京理工大学能源与动力工程学院，江苏 南京 210094；
2. 中国兵器工业集团航空弹药研究院有限公司，黑龙江 哈尔滨 150010；
3. 中国工程物理研究院流体物理研究所，四川 绵阳 621999）
摘要： 为研究多发动机并联火箭橇的复杂尾流场特性，重点分析了喷管水平中心距和冲击高度对流动结构和地
面效应的作用机制。通过对比大间距（s=7d）、小间距（s=1d）、低冲击高度（h=2d）及高冲击高度（h=5.5d）4 种工况（s 为
喷管水平中心距，h 为冲击高度，d 为喷管出口直径，d=275 mm），系统揭示了不同构型下流场的结构、压力分布与对地
面的热冲刷行为。结果表明：小间距布局在无地效时会诱发强烈的射流干涉，导致压力恢复呈现“多波峰-慢恢复”
特性，显著延缓了流场的弛豫过程。地面效应与干涉的耦合作用由冲击高度主导：低冲击高度工况下，射流冲击地面
诱发涡结构剧烈重组与破碎，形成速度高达 960 m/s 的壁面射流，地表温度峰值达 1 286.6 K 且持续高温，轨道烧蚀风险
显著增大；而高冲击高度可有效抑制地效作用，流场结构更趋均匀稳定，地表温度峰值降低约 65%，最大流速降低
58%，烧蚀风险显著缓解。火箭橇起始段（0～8 m）为热-力载荷最恶劣区间，该阶段平均加速度高达 832.7 m/s 且单位
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距离作用时间长为 1.84 ms/m，与瞬态复杂流场耦合，构成了轨道烧蚀的极高风险。数值模拟结果与高速摄影试验结果
在流场形态、冲击高度及涡核位置等方面高度吻合，验证了所建立的“内弹道-外弹道-流场”耦合模型的可靠性。
关键词： 火箭橇试验；火箭发动机；三维数值仿真；喷管流场；流场地面效应
中图分类号： O382；V435 国标学科代码： 13025 文献标志码： A

Coupling mechanism between jet and ground effect for a triangular
three-nozzle rocket-sled and its layout effects

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QI Zhi , WANG Guohua , WU Xuean , SUN Quanfu , ZHOU Baihang , WANG Hao , RUAN Wenjun 1
（1. School of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, Jiangsu, China;
2. NORINCO Group Air Ammunition Research Institute Co., Ltd., Harbin 150010, Heilongjiang, China;
3. Institute of Fluid Physics, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621999, Sichuan, China）
Abstract: To investigate the complex wake flow characteristics of multi-motor parallel rocket sleds, this study focuses on the
mechanisms by which the nozzle horizontal spacing and the impingement height influence the flow structure and ground effect.
A three-dimensional physical model was constructed for a dual-rail rocket sled system featuring three nozzles arranged in a
triangular pyramid configuration. Four operating conditions were established, including large spacing (s=7d), small spacing
(s=1d), low impingement height (h=2d), and high impingement height (h=5.5d). Here, s represents the horizontal center-to-
center distance of the nozzles, h denotes the impact height, and d signifies the diameter of the nozzle outlet. The effects of
nozzle center distance and impingement height on the flow field structure and ground effect were comparatively analyzed.
Numerical simulations were performed using a computational fluid dynamics (CFD) method based on the Reynolds-Averaged
Navier-Stokes equations, coupled with the Realizable k-ε turbulence model for transient solutions. The combustion chamber

* 收稿日期： 2025-09-23；修回日期： 2026-03-23
第一作者： 齐 治（1987－ ），男，博士研究生，nbqi@163.com
通信作者： 王 浩（1961－ ），男，博士，研究员，wanghao@njust.edu.cn

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