对于单面导流器来说，导流效果同时受到自身因素的影响，如导流器的长度、与燃气发动机喷口的距离以及导流面的线型。本小节在分析单面导流的基础上，简化计算模型，分别从以上三个因素进行分析，得出导流器排导规律。

计算中，以导弹发动机点火后达到压力稳定时刻为初始设定值，取燃烧室内总压为9 MPa、总温为3 500 K。对于发射装置，加装导流器后，受射流影响区域最恶劣位置为发射车车轮以及调平衡液压装置位置。取轮胎所在位置为监测点测定燃气射流的温度影响。同时考虑燃气射流对导流器稳定性的影响，取导流器为分析对象，对其进行受力分析，导流器与地面平行且指向车身方向受力为FX，垂直地面方向受力为FZ。在初始时刻，导弹发动机喷管中心位置距离车厢尾部500 mm，距离地面高度为2 000 mm。对于车载垂直热发射系统，导流器排导设计如图5.180 所示，车后梁简化为六面体结构，后梁宽度简化为2.4 m，如图5.180 中2 所示，导流器与车后梁处连接，型面侧视图如图5.180 中3 所示，该设计可有效避免发射车受到射流的冲击和烧蚀作用。导流器型面视图如图5.181 所示，顶端距离地面高度为500 mm、宽度为450 mm，底部与地面夹角为30°，在此基础上针对排导规律进行研究。

图5.180　导流器排导设计

1—发动机喷管；2—车后梁；3—导流器；4—地面

图5.181　导流器型面视图

加装导流器后，导弹发动机燃气射流因导流作用向发射装置周围排焰，应用数值模拟方法对导流器排导进行数值模拟，图5.182 为燃气射流对地面的温度云图，从图中可以看出导流器对燃气射流的排导效果，在导流器后部安装的发射设备将不会受到燃气射流的影响。

图5.182　燃气射流对地面的温度云图

（a）导流器排导效果；（b）地面温度分布图

1. 导流器长度影响规律分析

本小节讨论内容以图5.180 所示导流器排导为准，根据图5.182 所示仿真结果测量得出燃气射流核心区直径约0.4 m，因此为了能有效排导燃气，导流器长度选取范围以大于燃气射流核心区直径并小于车体宽度为准（0.4～2.4 m），以0.4 m 长度开始，计算0.44 m、0.5 m，之后以0.1 m 等间距计算长度达到2.4 m 共22 种导流工况。通过对监测点处温度值进行拟合得出导流结论。

下面将以0.4 m、1.6 m 长导流器排导效果做对比分析。

从图5.183 和图5.184 中可以看出，燃气流场对于导流器和地面的冲击基本不受导流器长度的影响，由此可以推断，燃气射流核心区全部冲击到导流器后，具有相似的扩散趋势。

图5.183　0.4 m 燃气流场压力云图

图5.184　1.6 m 燃气流场压力云图

从图5.185 和图5.186 中可以得出：在长度较小的情况下，导流器导向作用不明显，燃气射流大部分导向发射车后部，但存在着较大的扩散流场；随着导流器长度的增加，导流效果逐渐显现，燃气射流全部扩散到发射车后部空间。

从图5.187 和图5.188 中可以看出，在对称面上，燃气流场温度分布相似，但0.4 m 长度导流器云图显示弹体周围温度稍高于1.6 m 长度工况，据此可以判断，燃气射流冲击导流器所产生的回流随着导流器长度的增加有所减弱。

图5.185　0.4 m 燃气流场温度云图

图5.186　1.6 m 燃气流场温度云图

图5.187　0.4 m 对称面温度云图

图5.188　1.6 m 对称面温度云图

从图5.189 和图5.190 中可以看出，随着导流器长度的增加，在发射车后梁上的温度分布范围增大，但最高温度有明显下降，尤其是射流冲击区域温度下降明显，由此可以说明，增加导流器的长度可以获得较好的导流效果。

图5.189　0.4 m 发射车后梁及导流器温度云图

导流器顶端离地高度为0.5 m，因此在离地0.3 m 处燃气射流冲击区域为导流器型面，从图5.191 和图5.192 中可以看出，燃气流场的扩散形状基本形成，并与地面温度分布具有相似的边界形状。

图5.190　1.6 m 发射车后梁及导流器温度云图

图5.191　0.4 m 长导流器离地0.3 m 处温度分布云图

由图5.193 和图5.194 对比可知，发射车后梁部位在0.4 m 长导流器排导作用下温度分布不明显，而从1.6 m 长导流器导流效果看，温度分布具有明显的方向性，说明随着导流器长度的增加，导流效果明显。

图5.192　1.6 m 长导流器离地0.3 m 处温度分布云图

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图5.193　0.4 m 长导流器离地0.8 m 处温度分布云图

图5.194　1.6 m 长导流器离地0.8 m 处温度分布云图

如图5.195～图5.198 所示，速度矢量图可以清楚显示导流器及后梁上燃气流动状态，对比燃气射流的流动及速度分布状态可知，燃气流场在0.4 m 长导流器上速度分布集中并流向弹体，对弹体冲击较大；在1.6 m 长导流器后梁处燃气射流向两侧扩散，减弱了对弹体的烧蚀，导流效果明显优于0.4 m 长度。

图5.195　0.4 m 长导流器整体流场速度矢量图

图5.196　1.6 m 长导流器整体流场速度矢量图

图5.197　0.4 m 长导流器局部流场速度矢量图

图5.198　1.6 m 长导流器局部流场速度矢量图

图5.199 为全部计算工况中导流器监测位置温度随导流器长度变化曲线，从图中可以看出：导流器长度为0.4～0.5 m 时，监测位置温度变化剧烈，此长度约为燃气射流直径。以此为分界点，随着导流器长度增加至与车同宽，监测位置处温度不再发生变化，即车轮受燃气射流的影响可以通过设计导流器长度加以避免，同时说明对于燃气流的排导设计长度应以射流主流全部冲击到导流器上为最低标准。

图5.200 为导流器受燃气射流作用力随板长变化曲线，在板长超出射流核心区直径（L＞0.5 m）后，射流对板的横向推力作用呈近似线性增加。为保持导流器稳定，应将导流器受力限制在一定范围内。

图5.199　全部计算工况中导流器监测位置温度随导流器长度变化曲线

图5.200　导流器受燃气射流作用力随板长变化曲线

（a）导流器受平行地面推力；（b）导流器受垂直地面压力

表5.13 为几种典型长度导流器受燃气射流作用力数据，由表5.13 可知，对于直径约为0.5 m 的燃气射流，导流器长度为0.5 m 时监测位置温度为317 K，且此时导流器受到的作用力也较小，建议采用0.5 m 长的导流器。从中可以推断，对于单面型导流器，其长度选取可以以发动机燃气流膨胀直径作为基准，存在着一个最小长度能够实现对发射车及车载设备的热防护，并且燃气射流对导流器的冲击作用最小。

表5.13　几种典型长度导流器受燃气射流作用力数据

2. 导流器型面导流规律分析

如图5.201 所示，为研究型面导流规律，在尺寸上设计固定长度，通过前述理论选取0.5 m长度导流器为设计原型，高度和宽度不变，型面的设计为三折线形和圆弧形两种，通过改变型面夹角研究导流器排导规律。数值计算工况选取以20°为基准，以3°间隔递增，直至型面侧视图接近标准三角形。共计10 个对比样本。

图5.202 为燃气射流对不同型面角度的导流器射流效果数值模拟得到的监测位置温度变化曲线，从图中曲线可以看出，在导流器型面与地面夹角接近［25° 30°］区间时，监测位置的温度在两种类型导流器上都出现峰值；随着角度的继续增大，该位置处温度逐渐减小且始终未超出发射装置的温度允许范围。从温度影响分析，圆弧型面导流器导流效果明显优于三折线型面导流器。

图5.201　导流器型面设计示意图

（a）三折线型面；（b）圆弧型面

图5.202　燃气射流对不同型面角度的导流器射流效果数值模拟得到的监测位置温度变化曲线

图5.203为燃气射流对不同型面的导流器作用的平行地面方向的推力和垂直地面的压力作用曲线，从图中可以看到，随着角度的逐渐增大，两种型面的导流器受力变化规律相似，且两种型面受力大小接近，但三折线型面导流器受力稍优于圆弧型面导流器。

图5.203　燃气射流对不同型面的导流器作用的平行地面方向的推力和垂直地面的压力作用曲线

（a）导流器受平行地面方向作用力（FX）；（b）导流器受垂直地面方向作用力（FZ）

3. 导流器高度对排导作用的影响分析

导流器高度是指由发射装置下挡板与导流器连接点到地面的垂直距离，对于车载发射，发射台高度可调节量较小，对于上述车载发射装置，高度设计取值在450～550 mm 之间，因此通过设计不同高度参数针对同一发射环境进行数值模拟计算，得出导流器高度与排导的作用效果之间的关系，计算中对不同长度（800 mm，500 mm）、不同型面（30°圆弧形和三折线形）的450 mm 和550 mm 高度导流器进行模拟，对比燃气射流对于导流器、下挡板、周围环境的仿真压力、温度、速度矢量图等，可得出：在不同高度导流器导流效果下，所对比参数十分接近，因此高度因素对导流效果的影响可以不加以考虑。

4. 总结

通过对导流器长度、型面和高度的仿真模拟，可以得到以下结论。

导流器的导流作用主要集中在射流核心区，针对发射装置的防护，导流器长度选取大于射流核心区直径时，导流效果较为理想，对于长度的选取，可根据具体发射装置要求确定。

导流器的型面类型选取对于发射装置的温度影响较大，圆弧型面优于三折线型面，且型面与地面夹角为25°～30°左右时导流效果最佳。

同一长度下不同型面导流器受到燃气射流的作用力相似。在满足发射装置对温度的要求前提下，可优先考虑三折线型面。