本文以固体火箭发动机燃气二次喷射推力矢量控制技术为研究方向,从主动流动控制机理研究着手,开展固体发动机燃气二次喷射理论和试验研究,探索提高固体发动机燃气二次喷射系统性能的技术途径,为燃气二次喷射固体发动机设计提供理论和技术基础。在燃气二次喷射系统工作特点分析的基础上,完成燃气二次喷射发动机试验系统设计,成功完成固体发动机热试车,为燃气二次喷射发动机研制积累了理论基础和实践经验。试验研究表明,燃气二次喷射产生的推力矢量控制偏角为7°,效率明显高于液体二次喷射。建立了固体发动机燃气二次喷射三维湍流流动数值计算模型,对燃气二次喷射发动机主/次流干扰流场进行了三维数值模拟,揭示了流场内复杂波系结构和流动现象。试验与计算结果对比分析验证了本文所建模型的正确性。同时通过数值模拟对试验中出现的热烧蚀问题进行了定性分析。对固体发动机燃气二次喷射系统启动和关闭过程进行了非定常三维数值模拟,研究燃气引流和燃气二次喷射对固体发动机内流场和内弹道性能的影响,掌握流场动态特性,详细分析了非定常特性对流场结构、流动参数和系统性能的影响,为燃气二次喷射技术研究提供了重要手段。提出并建立了固体发动机燃气二次喷射系统性能评价指标,借助三维数值计算模型对不同影响参数下燃气二次喷射流场进行数值模拟,研究得到不同参数对主/次流干扰流场和燃气二次喷射系统性能的影响规律,为主/次流干扰流场主动控制实现提供了理论依据。建立了燃气二次喷射固体发动机内外流场一体化仿真模型并进行数值模拟,研究得到飞行条件下主/次流干扰流场和燃气二次喷射系统性能变化规律,为燃气二次喷射系统工程应用提供了重要基础。应用基于部分正交多项式的响应面方法,基于主/次流干扰三维流场数值模拟,从影响燃气二次喷射系统性能角度出发,引入多指标试验设计方法,对固体发动机燃气二次喷射系统几何参数和二次喷射流参数进行分析和优化,解决了燃气二次喷射系统性能影响参数的优化组合问题,为燃气二次喷射系统设计优化提供了实用方法。本文研究成果对固体火箭发动机燃气二次喷射系统研制具有重要指导作用,研究成果将促进推力矢量控制技术的发展,拓展固体发动机的应用范围,对主动流动控制技术及其应用具有重要理论价值和工程实践意义。