运载火箭空气动力特性

运载火箭空气动力特性（ aerodynamic characteristics of launch vehicle ），运载火箭在发射状态和随后的所有飞行状态的空气动力特性。

地面附近的风载荷

在露天发射条件下，火箭要承受风的作用。通常，风速可分为两部分：不随时间和离地高度而变的定常部分以及由阵风和大气湍流引起的非定常部分。定常部分使火箭发生变形，非定常部分使火箭发生振动。同时，在侧面（相对于风的方向）风的定常部分可产生非定常分离，引起火箭在垂直于风速的方向发生振动。如果火箭在地下发射井发射，在发射过程中火箭处于发动机喷流引射产生的气流和地面风的复杂流场之中，作用于火箭上的力和力矩除与地面风和火箭的发射速度有关外，还与发动机、地下井以及排焰道的尺寸、相对位置等因素有关。

定常绕流时的局部载荷

火箭外形一般由若干个柱面和锥面组合构成，因而在火箭外形上常有拐点。在火箭初始飞行阶段，在拐点处可能产生局部压力峰值，出现非常大的局部定常载荷。为此需要通过风洞模型实验正确确定高亚音速和低超音速条件下的局部定常载荷，寻求消除或减少这种现象的方法。

气流分离现象引起的载荷

在火箭表面的拐角处，在一定条件下会发生绕火箭的非定常的气流分离，引起抖振。在跨音速飞行时，这些地方成为局部超音速区并产生激波，激波的前后移动、气流分离和附体的交替出现，形成局部气流的非定常随机特性，会在火箭局部地方产生很大的非定常载荷，甚至引起结构振动。

总定常载荷

当火箭向上加速时，它在密度不断减少的空气中运动，通常在接近同温层的起始高度时动压达到某一最大值。这个高度又正好是水平风速达到最大值的高度，也就是说，动压和迎角同时达到最大值。对于大多数运载火箭来说，这时的飞行马赫数(M)在1.5～2.0之间。因为弯曲力矩大体上正比于动压和迎角的乘积，这时会出现最大弯曲力矩。这是在火箭设计时常须考虑的非常重要的载荷条件。

静稳定性

火箭重心随着燃料的消耗而移动。如它位于压心之前，火箭则是静稳定的。对于不同形状的火箭，压心的位置随飞行M数可能发生不同的变化。重心和压心的变化都会影响火箭的静稳定性。为了在火箭稳定系统中获得最小的操纵力，希望具有最小的静不稳定度。在火箭设计时不仅需要用实验或理论方法确定压心位置，而且需要正确选取火箭外形，以获得压心和重心位置随M数的理想变化。

操纵机构的空气动力特性

早期的运载火箭曾使用空气舵和燃气舵作为气动操纵装置，因为空气舵在火箭起飞和高空飞行时效率不高，而燃气舵会因烧蚀而变形，所以，后来常采用摆动发动机或喷管的办法来操纵火箭。此外，还采用发动机推力向量控制和由弹体向外喷出射流的办法。这些办法都会在发动机喷流或弹体周围来流与喷流之间引起复杂的干扰流场，因而影响操纵特性。此外，火箭上常常不对称地安装导管等，它们不仅产生横向力，而且产生滚转力矩。在发动机或喷管偏转时，由于外力的作用会产生很大的铰链力矩。喷管的铰链力矩在很大程序上决定于火箭尾部的空气动力布局和发动机配置的特点，所以其值常常由风洞中具体火箭的模型实验来决定。

底部流动和级间分离

运载火箭常采用簇式喷管，当火箭上升和环境压力下降时，喷流之间会发生干扰，喷流边界区域内的部分低能气体被迫流向火箭底部。这种高温气体回流会影响底部结构。火箭升入高空，喷流膨胀，喷流与外流干扰会产生附加气动力。多级火箭不是串联就是并联，又有级间分离的问题。继续飞行级和被抛掷级在一定的姿态角下受到发动机推力、惯性力、外界气动力、分离力和重力等因素的作用而产生复杂的运动，级与级有碰撞的可能，因此需要确定各级所受的力和力矩以及各级的飞行轨迹。