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物理學(xué)上的矢量
1.有些量既要有數(shù)值大小（包括有關(guān)的單位），又要有方向才能完全確定（幾何對(duì)象），一般來說，在物理學(xué)中叫它矢量（vector或vector quantity），在數(shù)學(xué)中叫它向量，也就是有方向的量。
2.直觀上，矢量通常被標(biāo)示為一個(gè)帶箭頭的線段，線段的長度表示矢量的大小，箭頭所指的方向表示矢量的方向。物理學(xué)中的力、力矩、位移、線速度、加速度、動(dòng)量、沖量、角速度、角動(dòng)量、場強(qiáng)、電流密度、磁矩等，都是矢量。
什么是矢量噴管？
大家都學(xué)過矢量，矢量是一個(gè)既有大小又有方向的物理量，也就是說矢量可以改變方向。這個(gè)特性反映在發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口上就是發(fā)動(dòng)機(jī)的噴出的氣流可以改變方向，這個(gè)氣流可以看做一個(gè)矢量，有大小有方向。發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的氣流平行于飛機(jī)軸線向后。而發(fā)動(dòng)機(jī)是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的，想要使這個(gè)氣流朝其他噴就要在發(fā)動(dòng)機(jī)噴口處加裝一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的管子，這個(gè)管套就是矢量噴管。矢量噴管相比于常規(guī)噴管的最大外觀特征就是矢量噴管能夠把發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口的截面轉(zhuǎn)到與飛機(jī)軸線不垂直的方向上。就像下圖這樣：
我們知道飛機(jī)靠各種舵面來控制飛行方向，然而在一些特殊情況下，例如大迎角，超音速機(jī)動(dòng)，尾翼等舵面控制方向的能力就會(huì)因氣壓，氣流的變化而大幅下降，這時(shí)要想有效控制飛行姿態(tài)就需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴流進(jìn)行方向調(diào)整，這就需要矢量噴管的轉(zhuǎn)向來完成。矢量噴管可以使飛機(jī)進(jìn)行任意的精細(xì)姿態(tài)調(diào)整，進(jìn)而做出各種機(jī)動(dòng)動(dòng)作，例如在空中翻筋斗，攤煎餅(以機(jī)尾為軸，機(jī)頭水平方向360旋轉(zhuǎn)），落葉飄（飛機(jī)一邊水平旋轉(zhuǎn)一邊垂直下降）等。我們?cè)诟鞣N大型航展上看到的那些“逆天”的戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)動(dòng)動(dòng)作都是由矢量噴管完成的。
矢量噴管主要可以分為：二元矢量噴管，三元矢量噴管（軸對(duì)稱矢量噴管），折流板矢量噴管。二元就是尾噴管只能作上下擺動(dòng),高溫高壓燃?xì)庖仓荒芨淖兩舷路较颉Ｈ囊馑季褪菄姽芸梢?60度全向偏轉(zhuǎn)。從噴口形狀看，二元矢量噴管的噴口是矩形的，三元軸對(duì)稱矢量噴管的噴口截面是圓形的。折流板矢量噴管是靠發(fā)動(dòng)機(jī)噴口處3塊折流板調(diào)整噴流方向。
在矢量噴管的應(yīng)用上，美國應(yīng)用的二元矢量噴管。F22戰(zhàn)斗機(jī)的尾噴管是典型的二元矢量噴管，可以上下調(diào)節(jié)角度。同普通的戰(zhàn)斗機(jī)尾噴管相比，這種處理有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是加強(qiáng)機(jī)動(dòng)性。上下可調(diào)的矢量噴管提供了額外的控制俯仰的能力，可以在俯仰這個(gè)維度提高飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性。二是降低紅外線特征。矩形噴口能夠使高溫尾噴流與冷空氣充分混合，從而降低了飛機(jī)的紅外線特征，也算是隱形的一部分。
二元矢量噴管還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是利于減阻，由于噴口扁平，后機(jī)身呈縱向逐漸收扁的狀態(tài)（按照常識(shí)去理解，扁平的東西在空氣中受到的阻力一定比圓的東西的阻力小），這樣就有效地降低了超音速巡航時(shí)的后體阻力。
當(dāng)然這個(gè)東西也是有缺點(diǎn)的，一是二元矢量噴管只能在上下兩個(gè)方向上偏轉(zhuǎn)，不能全向調(diào)整噴流方向，使飛機(jī)在水平方向上的機(jī)動(dòng)有所欠缺。（例如空中攤煎餅的機(jī)動(dòng)）。二是損失部分推力，這個(gè)很好理解，圓是一個(gè)在各方向上對(duì)稱的圖形，圓截面噴管里的氣流流動(dòng)是均勻的，四周的流速也是均勻的。而矩形截面有棱角，在棱角處氣流受阻力較大，流速降低，產(chǎn)生的推力就會(huì)損失。
圖為F22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)二元矢量噴管上下兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板，兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板同時(shí)上偏或下偏可以使噴流方向向上或向下調(diào)整。兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板一上一下偏轉(zhuǎn)可以起到收斂擴(kuò)張噴管的作用。
F22戰(zhàn)斗機(jī)二元矢量噴管略微向上偏轉(zhuǎn)
二元矢量噴管向下偏轉(zhuǎn)
裝有二元矢量噴管的美制F119-PW100發(fā)動(dòng)機(jī)（F22戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)）噴流效果圖
三元矢量噴管的噴口為圓形，能夠360全向偏轉(zhuǎn)，任意改變推力方向。主要為俄羅斯研究并應(yīng)用，因此也稱為俄式矢量噴管。在這里，依據(jù)三元推力轉(zhuǎn)向的機(jī)理不同，又可分為留里卡-土星式噴管和卡里莫夫式噴管。
留里卡-土星式噴管
如圖為俄羅斯留里卡-土星設(shè)計(jì)局研制的三元矢量噴管，這種噴管并不是真正意義上的三元軸對(duì)稱矢量噴管。我們可以看到，這種噴管的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線是傾斜的，噴管整體轉(zhuǎn)動(dòng)，只能在沿軸線方向上下或左右15度的范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)，從本質(zhì)上將是一個(gè)二元噴管。但是俄羅斯人巧妙地把噴管軸線各向外傾斜32度，使得發(fā)動(dòng)機(jī)推力在沿軸線轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生水平方向的分量，模擬出水平轉(zhuǎn)向的效果。這是一種二維仿三維的運(yùn)動(dòng)。
卡里莫夫式噴管
俄羅斯卡里莫夫設(shè)計(jì)局的三元矢量噴管則是真正意義上的全向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸對(duì)稱矢量噴管，與歐美在研的矢量噴管類似。美國也驗(yàn)證過這種全向推力轉(zhuǎn)向的噴管。這種噴管的推力轉(zhuǎn)向依靠的是一圈偏轉(zhuǎn)片中每一個(gè)偏轉(zhuǎn)片的精細(xì)偏轉(zhuǎn)，因此可以使噴口全向偏轉(zhuǎn)。
折流板式矢量噴管
這種矢量噴管是問題最大最腦洞的矢量噴管。它的思路是這樣的：在噴口處一圈放3個(gè)相互夾角120度的板子，靠3個(gè)板子偏轉(zhuǎn)改變推力方向。如下圖：
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