Page 153 - 《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

2 ms 时面积仅为基准工况的 33%。这一空间结构的劣化，正是导致轴线压力分布呈现如图 12 所示的
“多波峰-慢恢复”特性的直接诱因。表 4 的轴向动量通量计算定量揭示了该过程对驱动效率的时变性
影 响 ： 干 涉 在 射 流 初 始 阶 段 造 成 了 高 达 23.7% 的 瞬 态 动 量 损 失 ， 而 在 准 稳 态 下 的 损 失 则 较 小 ， 仅 为
1.1%。这表明，干涉虽未改变推力源，但通过增加能量耗散路径和劣化动能的定向输出效率，特别是在
起始瞬态阶段引发了严重的能量损耗，从而为火箭橇起始段的高风险提供了直接的机理解释。因此，在
设计时，在满足推力需求的前提下，应尽可能避免采用会引发强射流干涉的小间距布局，以期降低非必
要的能量耗散，从而提升系统的综合效能。
3.1.2 地效与射流干涉的耦合机制
上述分析揭示了喷管间距自身引起的射流干涉效应。然而，在实际火箭橇运行中，地面效应是与射
流干涉耦合的关键因素，其影响更为复杂。
为系统揭示耦合流场的演化机理及其对推进效能的综合影响，在速度场分析基础上，进一步集成压
ω 定义为速度场
力场、涡量场云图及定量数据，进行耦合分析。通过涡量场分析流场的旋转特性。涡量
|ω| ，即为文中所述的涡量值，物理上对应流体微团的旋转角速度大小。图 13 对
v 的旋度 ω = ∇×v 。其模
比了不同冲击高度下有地效工况（工况 3，h=2d；工况 4，h=5.5d）与无地效工况（工况 2）在 4 个特征时刻的
轴向剖面多物理场（速度、压力和涡量）云图。其中，为突出射流场的压力特征，图中仅展示了外部射流
区域的压力分布，喷管内部高压区已作省略处理。受品字形布局本身固有的几何非对称影响，即使无地
面效应，流场也呈现出显著的非对称特性。

v j/(m·s −1 ) 100 700 1 300 1 900 p/MPa 0.12 0.24 0.36 0.48 ω/s −1 5 000 15 000 25 000
Case 2 Case 2 Case 2

0 5 10 0 5 10 0 5 10
l j/m l j/m l j/m
Case 3 Case 3 Case 3

0 5 10 0 5 10 0 5 10
l j/m l j/m l j/m
Case 4 Case 4 Case 4

0 5 10 0 5 10 0 5 10
l j/m l j/m l j/m
(a) t=1.5 ms

v j/(m·s −1 ) 100 700 1 300 1 900 p/MPa 0.12 0.24 0.36 0.48 ω/s −1 5 000 15 000 25 000
Case 2 Case 2 Case 2

0 5 10 0 5 10 0 5 10
l j/m l j/m l j/m
Case 3 Case 3 Case 3

0 5 10 0 5 10 0 5 10
l j/m l j/m l j/m
Case 4 Case 4 Case 4

0 5 10 0 5 10 0 5 10
l j/m l j/m l j/m
(b) t=10 ms
−1 ω −1

094101-10

−1 ω −1