TBCC排气系统作为整个推进系统推力产生的重要部件,决定着推进系统的效率和性能。对其开展详细的研究需要进行大量的地面试验,而排气扩压器作为高空模拟试验台的关键子设备,其连接着喷管试验段和抽气系统,对前端试验流场均匀区,以及后端排气参数均有显著影响。本文将排气扩压器与TBCC排气系统结合起来,作为一个整体进行研究,采取数值模拟与风洞试验相结合的方法对其流场结构及气动性能展开分析。首先,对等截面排气扩压器结合并联式TBCC组合排气系统进行了数值计算,结果表明各通道的推力系数与总推力系数在各个排气扩压器几何参数下变化幅度均不超过0.05%,说明排气扩压器的直径以及与喷管之间的距离变化对喷管内特性的影响很小,此结论在不同喷管落压比和喷管构型下均适用;气流经过排气扩压器内的激波串发生压力振荡,排气扩压器直径的增加有益于提高试验舱的真空度,排气扩压器的几何参数变化对喷管出口流场基本未产生影响。其次,对试验台天平进行了静态和动态标定,静态标定结果证明了天平测力的准度。NASA标准喷管的动态标定结果修正了背压对零点的影响,获得了喷管轴向推力系数试验测量值的修正计算公式,修正后除低压比外其余工况下测量值与参考值吻合良好,证明了修正方法的准确性。标准收缩喷管的标定对试验台上通道流量计进行了修正,测量结果需放大1.0225倍。再次,对等截面排气扩压器结合TBCC排气系统进行了风洞试验,试验结果与数值模拟结果吻合良好,验证了彼此结果的可靠性。试验结果表明,排扩的形状对喷管测力影响很小;大直径排扩的长度变化和喷管伸入排扩内时排扩的直径变化对喷管试验推力测量的影响可以忽略;在排扩1入口与喷管侧挡板出口齐平时,试验测得的TBCC排气系统轴向推力系数明显小于喷管伸入排扩工况和同等排扩长度下的大直径工况,所以试验中当喷管在排扩外时,尽量选择不至于使流场产生雍塞的较大直径的排扩,当排扩对喷管出口流场产生雍塞时,我们可以将喷管伸入排扩内来消除激波干扰所带来的影响。最后,采用正交设计法研究了变截面排气扩压器的几何参数变化对其自身气动性能的影响。结果表明排气扩压器的引射系数随入口半收缩角、等直段直径和等直段长径比的增大而增大;等直段增压比随入口半收缩角和等直段直径的增大而减小,随等直段长径比的增大而增大;等直段直径对引射系数和等直段增压比的相对贡献率均最大。因此,需综合考虑排气扩压器的引射和扩压性能对等直段直径的大小进行选取。