Page 146 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 齐 治，等： 品字形三喷管火箭橇射流-地效耦合机理及其布局效应 第 9 期

因此，对地面效应的研究显得尤为重要。本文旨在系统研究双轨火箭橇品字形三喷管并联系统的射流
特性及地面效应影响机制。结合试验观测与数值模拟，重点聚焦于多射流干涉与地效作用的耦合机制、
流场结构演化特性及射流对地面的冲击效应，以阐明多喷管并联系统在强约束条件下的复杂流动规律，
以期为高加速度、大载荷、短轨火箭橇的热防护设计与结构布局优化提供理论支撑与工程指导。

1 火箭橇试验

1.1 试验系统布置
图 1 为带动力系统的橇车。试验用火箭橇系统主要由动力系统、配重体、橇靴、滑轨及止动装置等
组成。其中，动力系统采用 3 台相同的固体火箭发动机，以 2 台下、1 台上的方式呈品字形非对称并联布
局 。 3 台 发 动 机 的 对 称 轴 至 地 面 的 垂 直 距 离 ， 即 冲 击 高 度 为 h ， 设 定 为 2 d 。 d 为 喷 管 出 口 直 径 ，
d=275 mm。试验地面环境为常温、无风。
图 2 为测试系统布置示意图。如图 2 所示，考虑到单台高速摄像机视场宽度有限，在试验轨道段布
置了 4 台高速摄像机（帧率为 2 000 Hz）分段拍摄，以便全程监测火箭橇的运行状态。同时，在轨道首尾
端分别设置了 2 组靶网测速系统，用于精确测量橇车的实时速度。试验数据由上述系统同步采集，以确
保数据的同步性和完整性，为后续流场特性和运动特性分析提供可靠保障。

High-speed cameras High-speed cameras

Arresting device track Powered test sled
assembly

图 1 安装 3 台火箭发动机的火箭橇橇车结构图 图 2 火箭橇试验测试系统布置示意图
Fig. 1 Structure of the rocket sled car with three rocket motors Fig. 2 Simplified diagram of test system layout
1.2 试验结果分析
1.2.1 火焰与流场结构演化特征
图 3 为 各 时 刻 的 高 速 摄 像 画 面 。 点 火 后 1.5 ms， 3 股 射 流 在 喷 管 出 口 处 形 成 欠 膨 胀 锥 形 结 构 。

3.0 ms 时 ， 冲 击 波 形 成 完 整 冠 状 结 构 ， 受 地 面 边 界 层 效 应 影 响 ， 火 焰 呈 现 明 显 的 贴 地 扩 展 特 征 ； 至
6.0 ms 时射流边界逐渐清晰化，第 1 波节区出现显著可见光辐射，涡重组过程开始。这表明多股射流剪

(a) t=1.5 ms (d) t=60 ms

(b) t=3 ms (e) t=150 ms

(c) t=6 ms (f) t=200 ms
图 3 火箭橇试验不同时刻高速摄像记录的射流火焰演化
Fig. 3 High-speed camera images of jet flame evolution at different moments

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