我們經常能在媒體上看到噴氣式飛機在跑道上加速、沖向藍天的畫面。你或許會好奇，是什麼力量讓這龐然大物一躍而起的呢?答案之一就是飛機發動機中的“超級英雄”——尾噴管。

　　殲-10飛機(圖源：《知識就是力量》雜誌)

　　什麼是尾噴管？

　　尾噴管是噴氣式飛機發動機的組成部分之一。在發動機的燃燒室內，燃料與高壓空氣混合併被點燃，產生高溫高壓的燃氣;燃氣體積迅速膨脹，就會以極高的速度噴出，對發動機產生向前的力，也就是發動機的推力。

　　殲-10的尾噴管噴口外觀

　　(圖源：《知識就是力量》雜誌)

　　推力的大小與燃氣噴出的速度直接相關，尾噴管排出的燃氣速度越快，發動機獲得的推力會越大，這一點在戰鬥機上體現得最明顯。

　　渦輪的

　　“組合拳”

　　對噴氣式發動機來說，大推力和高效率很難兼得。不過，無論是客機還是戰鬥機，從發動機燃燒室排出的燃氣溫度都不能太高，因為溫度太高意味着能量浪費，對飛機沒有實質性好處。

　　那麼，要如何給這些氣體“降溫”呢?發動機的核心部件之一——渦輪，可以通過一套降溫、降壓和增速的“組合拳”，最大程度將氣體的內能轉化為動能。

　　渦輪(圖源：千庫網)

　　高溫、高壓的燃氣在渦輪中膨脹做功，將內能和壓力勢能轉化為機械能，推動渦輪旋轉。渦輪經傳動軸帶動壓氣機工作，同時也為飛機上的其他部件系統提供動力。

　　尾噴管的

　　奇妙設計

　　用渦輪對氣體加速，是不是渦輪運轉速度越快，加速效果越好呢?答案是否定的。事實上，渦輪加速是有限制的——加速太快，會對旋轉的渦輪葉片造成巨大負擔。

　　在不損傷渦輪葉片的前提下，為了使氣流進一步加速膨脹並高速排出、產生推力，人們想出了一個辦法，就是在發動機尾部、渦輪後面安裝一根管子，這就是尾噴管。

　　現在的噴氣式發動機可以通過調整尾噴管的喉道面積(尾噴管截面的最小截面積)，來改變氣流在渦輪與尾噴管中膨脹比的分配，從而實現對整個發動機工作狀態的控制。

　　噴氣式發動機(圖源：千庫網)

　　不僅如此，現代飛機對尾噴管還有更多的要求，例如噴氣式戰鬥機，其尾噴管不僅要具有推力換向和反向的能力，以提高飛機機動性和起飛、着陸性能，還要能儘量減小紅外線輻射、噪聲和雷達信號反射強度等。

　　尾噴管里

　　藏着大門道

　　在日常生活中你可能有過類似的經歷，用塑料水管澆花時，將水管捏扁，水流會噴得更遠。這就是文丘里效應——氣體或液體在通過收縮區域時，流體的速度會增加。

　　不過，當流速達到超聲速時，氣體卻會在截面不斷變小的管道中減速，而在截面增大的管道中加速。

　　由於收斂尾噴管最多能把氣體加速到聲速，但利用氣體的特性，在收斂尾噴管後邊再加上一段越來越粗的管道，氣體便可以突破聲速，以超聲速繼續膨脹加速。根據這一原理，人們設計出了收斂-擴張尾噴管。

　　收斂噴管(圖源：《知識就是力量》雜誌)

　　噴氣式飛機發動機的尾噴管設計是一個複雜的工程問題，需要綜合考慮空氣動力學、熱力學、材料科學和結構工程等多個學科的知識，以實現最佳的性能和效率。