推力矢量控制技术是控制飞行器俯仰、偏转的重要手段,近年来在火箭发动机上应用越来越广泛。本文以燃气二次喷射式推力矢量控制系统为研究对象,对作动活塞在高温流场中工作时的流-固-热耦合问题进行了数值分析研究,寻找该过程中活塞所受热应力变化规律,为火箭发动机燃气二次喷射系统结构设计工作提供一定参考。本文采用小时间步长的松耦合方法,利用CFD软件FLUENT及FEM软件ABAQUS,对二次喷射系统控制活塞在高温流场中作动的多场耦合问题进行研究。其中,利用接口程序实时提取FLUENT和ABAQUS各自耦合壁面上热流密度与表面温度分布数据相互交换,实现了活塞结构和流场间的双向耦合计算。本文先应用松耦合方法对高超声速来流气动加热不锈钢管问题进行二维数值模拟,计算得到清晰的激波,该激波的结构及与流场驻点之间的距离和NASA风洞试验结果基本一致,且驻点温度、圆管结构温度分布与国外文献结果对应良好,误差在1%以内,验证了所采用的算法精度。在此基础上,对活塞全程关闭、活塞作动等工况进行了多场耦合数值计算,模拟发动机真实工作状态,得到各工况下随时间推移活塞结构的温度、热应力分布变化规律,找出活塞作动时容易损坏的区域,并对活塞的结构与作动方式提出了改进方案。通过对比不计算与计算潜热工况,分析了材料相变潜热对结构所受热应力与温度峰值的影响,提出了改良活塞材料的方案。本文中所采用的松耦合研究方法,计算效率较高;应用该方法对流-固-热多场耦合问题做出的分析和得到的结论,对实际工程应用具有指导意义。