第六节 喷管试验
一、喷管的发展
"喷管功能的扩展
喷管是发动机的重要部件。其主要功能是将涡轮后的高温、高压燃气膨胀加速并排出机体，从而产生发动机的推力。另一功能是通过调节喷管面积来改变涡轮和喷管中燃气膨胀比的分配，以改变压气机和涡轮的共同工作点，实现发动机工作状态的控制，从而改变发动机的推力、耗油率，改善发动机的启动性能，及接通、切断加力时能尽可能减少对发动机工作状态的影响。
随着航空技术的发展和空战技术的变化，喷管功能已在扩展。例如：
提供推力矢量，在飞机低速和大迎角飞行时，补充或替代气动舵面，实现过失速机动，从而减小气动舵面的重力和阻力以及雷达散射面积，同时缩短飞机起飞和着陆的距离。
"通过控制喷管的红外辐射特征信号，雷达散射面积和喷管噪声，改善飞机的红外隐身、雷达隐身和声隐身能力，从而提高飞机的生存能力。
喷管同推力矢量偏转装置、反推力装置、红外抑制装置、噪声抑制装置及冷却空气系统相结合构成发动机的排气系统。
航空发动机的喷管在很宽的压降范围内工作。在起飞条件下马赫数就有 " %&的变化范围。随着飞行速度的增加，喷管内的损失对发动机的推力和耗油率影响更大。因为发动机的推力是喷管推力与进口冲量之差。因此，在一定的飞行状态下，喷管推力比发动机推力大许多倍，这样由喷管损失所引起的发动机推力的相对损失就比喷管推力的相对损失大许多倍。喷管中的损失是由摩擦、激波、出口流动不均匀及不平行所引起的。飞机的设计速度（喷管中的设计压降）愈大，则在低速飞行时由于过度膨胀所引起的损失就愈大；而通过调节喷管出口截面以降低设计的膨胀比会导致外部阻力的显著增加，即是发动机的有效推力损失增加。试验表明，喷管效率下降 "’，发动机净推力的下降都大于 "’，因此喷管设计应力求尽可能高的性能和可靠性。
(喷管类型喷管按其流道型面可分为收敛型、收敛 )扩张型；按推力方向又可分为常规推力型和推力转向型。（"）收敛喷管
收敛喷管的流道面积沿流向逐渐缩小，其出口最大气流速度为马赫数 *+ ,"。收敛喷管结构简单，且在喷管膨胀比为 " %-的范围内具有较高的性能，因此被广泛用于亚声速飞机。
（(）收 )扩喷管
当喷管出口膨胀比大于 -时，采用收敛 )扩张喷管能使气流尽可能达到完全膨胀，以获得高的推力特性。超声速军用飞机多采用可调式轴对称收敛 )扩张喷管，它由可动的鱼鳞片组成喷管流道，由作动系统通过调节机构改变鱼鳞片的开度，对喉道面积和出口面积
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第八篇 ;航空发动机试验和测试
进行调节。其喉道面积由一套液压作动系统调节，采用连杆机构。出口面积由一套气动作
动筒系统及气动定位方式共同确定。
（）引射喷管
引射喷管是一种超声速喷管。主喷管中为燃气流；与主喷管同轴的引射管中是从进气道或飞机机身外引入的冷气流。当主燃气流排入引射管中时，冷流在其外表面形成环形“气壁”，调节冷流和引射管尺寸可控制主燃气流膨胀。可调式引射喷管通常采用机械调节
或气动定位。
（"）矢量喷管
矢量喷管又称推力转向喷管，可以改变排气方向，既能产生推力，又能产生用于飞行控
制的俯仰、偏航和横滚力矩的推力矢量，其有效矢量角一般不大于 %。
矢量喷管按功能分为单轴矢量喷管和多轴矢量喷管。单轴矢量喷管只能提供俯仰推
力矢量，多轴矢量喷管可提供俯仰、偏航、横滚和反推力等两种以上的推力矢量。目前，已
投入使用或进入工程研究阶段的有：二元收敛 &扩张矢量喷管、轴对称矢量喷管、球面收敛
段矢量喷管和燃气舵。下面主要介绍上述的前三种矢量喷管。
二元收敛 &扩张矢量喷管有两种：一种具有推力转向 ’反向功能，已装于美国 ()*
+,-. ’ /,0技术验证机并通过了验证；另一种仅具有推力转向功能，去掉了反推力机构、已
装在 (—战斗机上。两块收敛调节板的下游控制喷管喉道面积，其上游控制反推力出口
面积。两块扩张调节板同向偏转可改变气流方向，提供俯仰矢量推力；反向偏转可改变出
口面积，控制气流膨胀程度；两套作动系统中一套用于调节喉道面积，另一套用于调节出口
面积和推力方向。
"轴对称矢量喷管有美国 12公司研制的万向接头式矢量喷管和俄罗斯的苏— 3战斗
机配装的球形转接段矢量喷管。两者都是在喷管与加力简体之间增加一个喷管转向机构，而
喷管基本结构不变。 12公司矢量喷管可在 4%全方位偏转，实现推力矢量的俯仰、偏航及推
力，矢量角 % 5%。这种喷管主要包括若干收敛、扩散调节片、调节环、转向调节作动筒、喉
道面积调节作动筒、调节环支承机构和扩散密封片等组成。
球面收敛段矢量喷管亦称多功能二元喷管，它由喷管进气段、上下球面收敛调节板、
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