斜切喷管技术在导弹的级间分离、推力终止及推力矢量控制技术中发挥着重要的作用。斜切喷管作为异形喷管结构,发动机喷管轴线与燃烧室轴线之间成一定夹角,同时喷管出口也会采用不对称的斜切结构设计,这些将导致发动机斜切喷管内、外燃气流场结构与常规喷管相比有很大不同。此外,由于斜切喷管存在不对称的几何结构,因而斜切喷管设计要比常规喷管复杂。本文以斜切喷管的方案设计与工程应用为背景,基于常用的双基推进剂,通过试验研究、理论分析和数值模拟计算等手段,对发动机斜切喷管的内部燃气流场特性、外部尾焰流场特性及其推力特性进行系统研究。并在此基础上,探索斜切喷管结构、外部来流条件等特征参量变化对发动机喷管流场与推力特性的影响。同时,对目前正在广泛使用的AP/HTPB复合推进剂开展了理论研究工作,为进一步开展小型斜切喷管火箭发动机的应用提供参考。本文主要研究工作及成果如下:（1）根据工程背景项目中斜切喷管固体火箭发动机总体初始方案特征参量要求,完成了某小型斜切喷管发动机的喷管结构与双基推进剂装药结构设计。建立了斜切喷管发动机燃烧室压强、推力特性以及发动机燃气尾焰流场试验测试平台,开展了相关的试验研究工作,并对试验获得的发动机燃烧室压强、推力的变化规律,以及斜切喷管燃气尾焰流场的结构特征进行了详细分析。试验结果表明,采用斜切喷管发动机可以获得与喷管轴线之间存在一定夹角的推力,表明此类发动机存在推力偏转现象;同时,在发动机工作过程中,发动机燃烧室内部燃气压强曲线光滑,燃气尾焰流场火焰结构清晰,状态稳定,说明斜切喷管发动机工作稳定、可靠。为本文后续开展的理论研究与数值仿真计算工作奠定基础。（2）采用非定常可压缩N-S方程与Realizable k-?湍流模型相结合的方法,对斜切喷管试验发动机的喷管内流场特性与推力特性进行数值模拟研究,并将数值结果与试验数据进行对比,验证数值方法的有效性。在此基础上通过数值模拟方法,研究了喷管斜切角度与入口安装角度等结构参数变化对发动机喷管流场与推力特性的影响。研究结果表明:当发动机喷管采用斜切结构设计时,此类斜切喷管发动机会存在推力偏转现象。当发动机喷管入口安装角度相同而喷管出口斜切角度不同时,对于不同角度的斜切喷管,随着喷管斜切角度的增加,发动机喷管的燃气质量流量与推力数值相差不大,但喷管轴向推力Fx线性增大,侧向推力Fy线性减小,而推力偏转角度则不断减小。当斜切喷管入口安装角度不同时,喷管入口速度、喷管质量流量与流量系数以及喷管总推力的大小主要受喷管入口安装角度的影响。随着喷管入口安装角度的增加,斜切喷管的入口速度、质量流量、流量系数以及总推力不断减小,但减小趋势不断变缓。（3）在斜切喷管发动机燃气尾焰流场特性试验的基础上,建立含有组分输运项和化学反应项的N-S控制方程组,采用数值模拟方法研究发动机斜切喷管的燃气尾焰流场特性,并探索大气环境条件、喷管斜切角度等特征参量变化对发动机喷管尾焰物质组成与流场分布的影响。研究结果表明:考虑燃气尾焰复燃反应时,喷管燃气流场温度值远高于不考虑复燃现象的流场温度。同时,喷管尾焰流场复燃现象主要发生在燃气-空气湍流混合区与燃气射流完全发展区,而在燃气射流起始段核心区域,复燃现象不明显。对于不同的大气来流条件,随着海拔高度的增加,燃气射流的影响区域与射流偏转角度逐渐增大;然而随着来流马赫数的增加,流场核心区域压缩波与膨胀波之间的相互作用程度逐渐下降,流场波节数减少,并且燃气射流的影响区域也逐渐减小。同时,当海拔高度为0km时,喷管尾焰燃气复燃现象较为剧烈;随着海拔高度的增加,燃气复燃反应的剧烈程度有所减弱,并且当海拔高度增加到10km时,燃气流场温度不再明显升高,复燃反应相对较弱。（4）针对AP/HTPB复合推进剂装药工况发动机斜切喷管气固两相流动问题,采用气体-颗粒相两相双流体模型,并运用多区域混合网格技术,对发动机斜切喷管内气相与颗粒相的相互作用规律进行研究。结果表明:颗粒相对斜切喷管边界处的流场结构影响较小,但对喷管轴线附近核心区域的流场结构影响较大。由于颗粒相的存在,使得喷管轴线附近存在一个燃气流动速度较低,温度较高的流场区域,并且此区域的范围沿着喷管轴线方向逐渐扩大。颗粒相质量分数变化将引起发动机喷管颗粒浓度的改变,进而影响斜切喷管发动机的性能。颗粒相质量分数越大,则发动机喷管推力数值越小,喷管两相流损失越大。因此,对于结构较为简单的小型斜切喷管发动机,在总体设计方案燃烧室压强限定的前提下,选用双基推进剂作为发动机主装药更为合适。