单边膨胀喷管(简称SERN)通过与飞机后机身更好的一体化设计,降低了后体阻力和排气系统重量,利用其非对称喷管的矢量特性提高了飞机的敏捷性和操控性,同时还具有良好的红外隐身和雷达隐身特性,是抑制发动机红外辐射的有效手段之一,因而一直受到世界各国的关注。本文通过CFD/IR数值模拟的方法,研究了单边膨胀喷管膨胀边开缝、膨胀边倾斜角度和喷管收敛通道面积比这三个结构参数变化对单边膨胀喷管气动性能和红外辐射特性的影响规律。在研究单边膨胀喷管气动和红外辐射特性的过程中,首先进行了喷管缩比模型的实验研究,用于验证数值计算中湍流模型的选择和红外特征计算模拟程序的可信性,从而利用经过验证的合理的湍流模型和红外计算程序对真实尺寸喷管模型进行相应的数值模拟。计算模拟结果表明:单膨胀边上开缝后,YOZ坐标平面上的尾焰红外辐射峰值降低了25.2%;而XOZ坐标平面上的尾焰红外辐射强度峰值降低了26.4%,同时其余各个角度红外辐射强度值也相应减小;开缝后单膨胀边壁面温度也大幅度降低,平均温度从643K下降到335K左右,综合导致喷管整体红外辐射强度明显降低;在整体红外辐射强度降低的同时,喷管气动性能也得到改善,推力系数上升,推力矢量角减小;单膨胀边倾斜角度增大对喷管后半球红外辐射强度影响主要体现在YOZ平面探测角度-30o至-10o范围内,表现为对喷管高温内壁面和喷管尾焰的红外辐射遮挡效果减弱;收敛通道面积比的增大在使得红外辐射强度降低,但喷管的推力也相应减小。落压比变化则对喷管红外辐射特性影响则相对较弱。