戰機先不先進，看看「屁股」就知道了……

法律顧問：趙建英律師

超機動性、隱身、超視距打擊和超聲速巡航等是當前先進戰機的幾個主要標準，而超機動性、超聲速和隱身三者都與尾噴管息息相關。

尾噴管與超聲速

尾噴管與超聲速的緣分，我們得從氣體的這個特性說起：

亞聲速（速度低於當地聲速）氣體在截面不斷變小的管道中會加速。

超聲速（速度高於當地聲速）氣體在截面不斷變小的管道中會減速，在截面增大的管道中反而會加速。

高溫高壓的燃氣在尾噴管里不斷膨脹加速，最終以高速排出，使發動機獲得推力。對於噴氣式戰鬥機（現代先進戰機一般裝配小涵道比渦扇發動機），尾噴管排出的燃氣速度越快，航空發動機獲得的推力就越大。

早期的噴氣式戰機多是亞聲速或低超聲速的，因此可以採用純收斂型噴管，但是不適用於高超聲速飛行。於是，收斂-擴張型噴管出現了。先收斂讓亞聲速氣體膨脹加速，到了聲速以後再擴張讓超聲速氣體繼續膨脹加速。

噴管的形式、喉道面積和出口面積必須和發動機流量、壓比相匹配。發動機在工作時提供給尾噴管的空氣流量和壓強並不是固定值，往往跟隨工作狀態不斷發生變化，因此有必要對噴管的喉道面積和出口面積不斷進行調節，可調噴管也應運而生。

尾噴管與超機動性

聊得火熱的論壇貼吧里，「矢量噴管」幾乎成了先進戰機的代名詞。軸對稱矢量噴管、轉向矢量噴管、二元矢量噴管、氣動矢量噴管等等都是軍迷們的熱門話題。事實上，矢量噴管不僅能為飛機提供向前飛行的推力，而且還可補充或取代氣動舵面對飛機進行控制，甚至幫助飛機實現短距起飛和垂直起降等，大大增強了飛機的機動性。

軸對稱矢量噴管

軸對稱矢量噴管

軸對稱矢量噴管結構輕質高效，具有良好的氣動性能，使飛機不需要做較大的改裝即可實現矢量推進。

轉向矢量噴管

三軸承旋轉矢量噴管

三軸承旋轉矢量噴管示意圖

轉向矢量噴管可以向下偏轉至與地面垂直，使噴氣流垂直向下噴射，幫助飛機實現垂直起降等。

二元矢量噴管

F15矩形二元矢量噴管

F22矩形二元矢量噴管

二元矢量噴管具有矩形構型，在紅外隱身方面具有明顯優勢，同時更有利於實現與飛機後機身高度一體化的設計。

氣動矢量噴管（原理圖）

氣動矢量噴管依靠二次流注入使噴管主流發生偏轉從而形成推力矢量，主要針對未來高推重比發動機排氣系統，具有重量輕、零件數量少等特點。

尾噴管與隱身性

發動機隱身技術是戰機隱身的重要一環，其內容涵蓋減小發動機可觀察部件的探測反射特徵、降噪和紅外抑制技術，而尾噴管的改造能很大程度上改善發動機的隱身性能。

改變尾噴管的氣流穩定性是發動機降噪的主要途徑之一。鋸齒形尾噴口、微噴射流等技術均能達到不錯的效果。

這是俄羅斯T-50戰機換裝的新型發動機「產品-30」渦扇發動機，採用的是同軸三維推力矢量尾噴管，鋸齒狀的末端擴斂片具備一定的隱身能力。

「產品-30」渦扇發動機的尾噴口特寫，結構非常複雜。

發動機尾噴口的燃氣流是飛機紅外輻射的主要來源之一。伊拉克戰爭期間，幾乎所有的伊拉克戰機都是被紅外製導導彈擊落的。遮掩尾噴管、尾噴管周圍塗隔熱塗層或加紅外擋板、全長加力筒體隔熱屏、改變尾噴口方向等，都是實現紅外抑制、增強發動機隱身性能的有效方式。

AL-31發動機尾噴口內部的結構極為複雜

「颱風」戰鬥機的尾噴口內部已經較為精簡

F-22的尾噴口內不但進行了精簡，還部分應用了雷達屏蔽器技術

F-35尾噴口內的雷達屏蔽器遮擋了絕大部分複雜機構

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來源：中國航發

作者：中國航發研究院，張靜嫻

補充資料源：空軍之翼、新防務觀察、現代軍事

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