1.前言

环形气动塞式喷管（下称“塞式喷管”）是目前新兴的一种喷管形式，共分为环喉形和环簇形两种。

目前，国内的部分爱好者也自行制造了此类型塞式喷管并试车（环缝形，详情请见@ERIC20041219的帖子）。但是并没有使用较高效率的曲线型面喷管类型，而是采用直线。曲线型面可以使气流更平滑贴于喷管壁面，从而有效提高喷管的效率，在同等条件下增大一部分推力。本文将介绍使用Angelino法（我叫做膨胀波法，下文称“方法”）设计塞式喷管型面的方法。

在环喉形和环簇形塞式喷管的设计中，塞锥型面设计是通用的。

2.符号说明：

如图所示

ω:气流偏转角

α：马赫角

θ：马赫线（膨胀波）与轴线方向形成的角，即为∠B'AC'。

L：膨胀波长度，即为A'B长度。

Ma：马赫数

P：压力

ψ：最大马赫的马赫线与垂直于轴线方向的夹角

R：型面上一点到轴线的距离

A：面积

γ：比热比，一般取1.25即可。

（注：后面角标c表示燃烧室内，角标3表示喷管出口或者最大马赫数的马赫线。）

3.计算公式

请自行看图（字丑勿喷）

注意：只要计算最大马赫数即可，中间段只需按照一定的间隔自行分成几段进行计算。

4.计算方法与系统计算

因计算数据过多，可以使用Excel表格进行大量数据的计算，只要把公式格式变化即可。如果没有电脑，也可分部分计算，最后组合在一起输出结果。

附：Excel模板

muban.xls 23.00KB XLS 304次下载

muban.xls 23.00KB XLS 304次下载

5.实例计算

以室压4.2MPa，设计推力100N的8单元环簇形塞式喷管为例，特征速度等数据采用748#燃料数据。

计算得喉部面积为20.358mm²。

计算得喷管出口马赫数为3.18，扩张比为7.32，出口面积为150mm²，出口直径约14mm。

使用Microsoft Excel软件进行快速计算（模板见上一部分），结果如下：

6.建模

根据得出的角度以及膨胀波长度进行环形塞式喷管（这里为8单元环簇形）建模，效果图如下：

读者可能会发现，这里的喷管型面采用的是一大段直线和一小段曲线。这里说明一下，因实际上塞式喷管的型面有时设计的很长，消极质量过大。所以在这里用特定角度锥面对原始塞锥型面进行了一定的截短处理。

3D文件如下，请自行下载打开。

25 ring plug nozzle.step 675.87KB STEP 241次下载

自此，完成喷管的型面设计。

附：模板使用说明以及模型使用说明

一竖列对应一行数据。在第一行输入1马赫数最下方输入最大马赫数（计算得来），回车进行计算。

另外，计算时的最后一行数据公式需要修改一下（在原本模板上采用的L的计算公式是L2*7，把7改成喷管出口半径即可）。

因笔者正备战期末考试，时间不够充裕，准备不很充分。如果平时有时间，我会在下面发布新的模板或型面计算软件（软件制作中）。

模型为标准STEP文件，大家可以自行编辑加建。

模型适配壳体内径为20mm，外径为24mm，可以装填任意长度的燃料药柱（建议AP系，KN系燃料请合理实验）。

模型中的螺纹绘制不标准，请大家注意。

对于使用中出现的任何问题，请各位kcer在下面回复。