看排气速度了,对于轴排气亚音速时,显然排气速度越快推力越大,所以收缩更适合。
但排气超音速时,这个特性改变了,气流速度超过音速之后,排出同样体积的气体,推力会随着截面积增大而增大,这个是超音速空气动力学范畴。
喷气发动机由诸多部件组成，喷管(亦称尾喷管)既是产生推力的主要部件，也是半个多世纪来喷气发动机中发展最为迅速的部件。
  其占整台发动机的成本已由5％-8％猛增到30％。那么，喷管在喷气发动机上究竟扮演了什么重要“角色”呢? 　　从乌贼鱼说起 　　乌贼又名墨斗鱼，遇到强敌即喷出墨汁而逃逸。乌贼外形奇特，在海里行动十分灵活。它的这种特殊本领得益于有一个柔性漏斗状的喷射器。
  这种喷射器的功用类同于本文所要介绍的喷管。不过，喷气发动机的喷管短且粗，通过的流量十分巨大。虽说外形上，两者难以找到相似点，但所起的作用一样。 　　喷管最基本的功能是把发动机中高温燃气的内能转变成动能，产生推力。早期喷管的结构很简单，是个锥形圆筒。
  那么，喷管是如何产生推力的呢?先介绍一下发动机的推力公式：推力：出口动量-进口动量。由上式可以看出，推力即发动机进出口的动量差。而动量又可用发动机的质量流量与工质速度的乘积表示。因发动机燃烧室中加人燃油所引起的流量变化相对很少，也仅百分之二的量级，所以动量差主要是速度差。
  鉴于喷气发动机的推力主要取决于喷管出口的排气速度，故喷管又被称为推力喷管或推进器。 　　因为发动机喷管的通道截面积是逐渐缩小(收敛)的，所以流经气流的速度逐渐加快。对于一台发动机来说，喷口面积愈小，排气速度愈大，推力也愈大。但当喷口面积小到某个量值后，由于涡轮后温度的限定，推力不再增加。
  因为此时喷管出口截面的气流速度已达到音速；喷口处于临界状态，相当于自来水管上的龙头，起着节流的作用。对现代歼击机发动机来说，除了在中低转速工作的情况下，大都是在“节流”状态下工作的。这是出口面积固定的收敛喷管的一个主要工作特点。 　　“百褶裙”和“筒裙” 　　从20世纪50年代中期起，所有歼击机上的喷气发动机都安装了加力燃烧室，又名复燃室。
  复燃使得气流温度骤然增加几百度到一千多摄氏度，发动机的容积流量因此大大增加。这样，出口面积固定和简单收敛的喷管就无法满足发动机的工作需要了。为了保证发动机的工作状态不变，加力时必须加大节流面积(面积增加量在50％到170％)，这样就要把喷管的出口面积设计成可调和可变的。
  而且可调收敛喷管不仅是开加力时的需要，它还带来另一个好处：能改变发动机的流量特性和起动特性。这对于现代多级高增压比的轴流式压气机是非常需要的；因为可借助喷口面积的改变来改善和扩大发动机的稳定工作范围。那么，排气喷管又是如何实现可变和可调的呢? 　　时下锥形收敛可调喷管较流行的结构类似于姑娘们穿的百褶裙。
  百褶裙的衣料是柔性的，可依靠旋转时的离心力张开；并依靠自身的重力收拢。而这对“硬梆梆”的发动机来说是难以办到的。为此，设计师们采用了雨伞那样的伞骨作为撑杆，通过它把许多片可活动的板片支开或收拢。这种“百褶裙加雨伞撑杆”的结构就是连杆机构操纵的鱼鳞片式可调喷管。
   　　装上加力的喷气发动机使人类进入了超音速飞行时代。由于飞机超音速飞行时的净压作用，发动机的排气压力增加，导致喷管的落压比(发动机排气流在喷口截面的压力与环境压力之比)也随之增加，达到15—20，甚至更高。这时，喷管出口的排气流是在极度欠膨胀的条件下工作的，以至推力损失高达百分之几十!为了“回收”这部分推力，发动机设计师们在主喷管的出口处加了一个外套管或称引射罩，相当于在百褶裙的外部又加了一个筒裙，这就是引射喷管。
  引射喷管使发动机在原来主喷管收缩端即节流截面的后方新增加了一个引射器的出口截面。这样，主气流在离开发动机或飞机以前，又引进了一股或数股新的流量，致使总的排气流量增加。而且，这种结构的喷管允许气流继续膨胀，进一步增大了排气速度，使发动机的推力加大。
   　　引射喷管虽能使飞机超音速飞行时的推力加大，但是由于引射罩与主喷管之间有一个环形空间，会在低速或亚音速飞行时引起气流的分离，从而造成所谓的“底阻”。这种底部阻力抵消了发动机的一部分推力(或使发动机的安装推力损失掉一部分)。为此经过改进，收扩式喷管应运而生。
  收扩式喷管，可看成是两个小端连在一起的“双百褶裙”，它使喷管流道先缩小再扩大，允许气流在喉道处达到音速后进一步加速变成超音速流。由于这种喷管在收缩段末端截面(喉道)和扩张段出口截面(排气口)都可调，因此既具有良好的亚跨音速性能又有极佳的超音速性能。
  目前各国正在服役的第三代歼击机上普遍采用的就是收扩式喷管。 　　推力方向可变的喷管 　　从锥形喷管到可调收敛喷管，再到收扩喷管，都是为了改善发动机性能和推力的。然而，飞机的发展不仅要求提供发动机推力大的喷管；还要求提供推力矢量化喷管或简称矢量喷管。
   　　一般人都知道，飞机的操纵是靠方向舵、升降舵以及襟翼、副翼等一系列气动舵面来实现的。这种传统的操纵方式有很大缺陷，特别是操纵舵面的攻角必须控制在一定范围内，否则极易使飞机失速进入螺旋而失控。据国外统计，从1965年到1986年的21年里，西方各国发生此类事故达566起之多，可见问题的严重性。
  那么，能否如火箭卫星那样借助发动机的推力来控制飞机呢? 　　近年来，世界各国进行了大量试验研制推力矢量装置。目前比较成熟的装机试验方案有两大类：一是空心球铰或球关节；二是空间复式连杆机构。第一类是在原来主喷管前加装了一个球形铰，通过它实施转向。
  俄罗斯苏—37上的发动机和美国拟装于JSF上的发动机采用的都是这类方案。第二类方案是在轴对称收扩喷管的扩张段实施转向。例如F110、F100和F404、F414发动机上正在试验的结构以及EJ200发动机上装的推力矢量装置都是这类方案。它们都是借助一个名叫转向环的零件，通过它使一系列的连杆偏转，并且带动扩张段的鱼鳞片偏转，由此获得推力矢量。
  F110—GE—129发动机的轴对称推力矢量喷管。装有推力矢量喷管的飞机具有过失速能力，同时还具有短距起降能力；无论是高速和低速甚至零速度都有良好的飞行操纵品质，是新一代歼击机的必备功能，也是现役第三代飞机的改进方向。 　　“隐形”喷管 　　消灭敌人保存自己是作战的基本原则。
  对飞机来说，县有隐身功能是提高生存力的一项重要措施。F117飞机装备的F404发动机上有一个扁长形若口琴的喷管；F22战斗机装备的F119发动机有一个扁平且带有两大块可调可动板片的喷管。这两种喷管都具有隐身功能，叫作低可探测性喷管。 　　对飞机来说，发动机的喷管及其尾喷流，尤其是开加力时的尾喷流最强，在飞机总的红外辐射中占的份额也最大。
  因此，降低红外辐射是喷管隐身首先要考虑的。而采用二元喷管后就能较大辐度地降低红外信号。鉴于喷管还是飞机雷达信号的强反射源之一，因此在F119发动机喷管上，两块伸出“舌尖”的大调节板及其相邻零件都是为降低雷达信号而设计的。 　　采用二元喷管还有一个好处，即扁平的喷管与飞机的后机身及机尾罩比较匹配，对于双发飞机尤其如此。
  它能显著降低后机身的阻力。这种布局可使飞机在突破音障时的阻力特性良好，有利于平滑过渡进入超音速飞行。F22战斗机之所以具有超音速巡航性能，采用二元收扩喷管功不可没。 　　那么，是否必须采用二元喷管才能使飞机具有隐身和超音速巡航功能呢?不一定如此。
  经过进一步的试验研究和采用新的材料技术，轴对称喷管与二元喷管一样具备多种功能。而且现代喷气式发动机大都采用单元体，由于轴对称喷管容易更换，因此这些具有新功能的喷管也就很容易移植到现役发动机上。 　　形式多样 种类繁多 　　除以上介绍的军用喷气发动机的喷管外，民用喷气发动机的排气装置也是式样繁多。
  许多大型民航机为了缩短着陆滑跑距离，大多采用了反推力装置。在反推力装置打开时，发动机的排气流方向与安装轴线的夹角由0°一下变成135°。这时的发动机随着转速的急剧上升，可产生很大的负推力，使飞机迅速减速。 　　噪音是世界公认的三大公害之一。为防止环境污染，各国民用机场都按规定严格限制噪音水平。
  而飞机的噪音大部分源自排气喷流，因此民航机都采取了许多消音措施。其中之一就是把排气喷管作成消音喷管。其工作原理呈： 　　引入一股或多股次流使主流的排气速度降下来。由于噪音强度是与排气射流速度的8次方成正比的，故排气速度的降低使噪音也随之降低。
  图五和图六是两种消音喷管。大推力级高涵道比涡扇发动机的排气装置有的采用双涵道环形喷管；有的为了提高推进效率并降低燃油消耗率，采用了波瓣状混合喷管。 　　除了上述介绍的外，有些试验机或特殊机种上，采用了塞式喷管和单面膨胀式喷管；直升机和某些巡航导弹用喷气发动机上，有的采用了“裤衩”式喷管、缝隙式排气装置等等。
  总之，在航空发动机的主要部件中，很难找到象喷管这样研究内容如此丰富，结构形式如此繁多的部件。 　　喷管多样性和多功能化导致其结构、控制和操纵系统越来越复杂。而且，喷管大多处在飞机尾部，其重量增加会影响飞机配平。为严格控制喷管的重量，需大量采用新材料、新工艺和新结构；需做大量的气动吹风试验等研究工作，使研制喷管的成本大辐度增加。
   　　如何将其成本降下来呢?在新世纪开始之际，工程技术人员已把此列入了研究项目，其中有一种方案简介如下：立足于射流工作的原理，喷管的外部设置一个吸气套管。在套管的侧壁上采用反流吸气的办法，借助壁面静压的不对称而使主流排气偏转，从而产生推力矢量。
  当然，还要采取其他措施使其兼有多种功能。该方案由于取消了众多的连杆和笨重的液压或气压作动系统，重量和成本大大降低，很有发展潜力。