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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、動量、沖量、角速度、角動量、場強、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。這個特性反映在發(fā)動機尾噴口上就是發(fā)動機的噴出的氣流可以改變方向，這個氣流可以看做一個矢量，有大小有方向。發(fā)動機噴出的氣流平行于飛機軸線向后。而發(fā)動機是不能轉(zhuǎn)動的，想要使這個氣流朝其他噴就要在發(fā)動機噴口處加裝一個可以轉(zhuǎn)動的管子，這個管套就是矢量噴管。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)動機尾噴口的截面轉(zhuǎn)到與飛機軸線不垂直的方向上。就像下圖這樣：
我們知道飛機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，超音速機動，尾翼等舵面控制方向的能力就會因氣壓，氣流的變化而大幅下降，這時要想有效控制飛行姿態(tài)就需要對發(fā)動機噴流進行方向調(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進行任意的精細姿態(tài)調(diào)整，進而做出各種機動動作，例如在空中翻筋斗，攤煎餅(以機尾為軸，機頭水平方向360旋轉(zhuǎn)），落葉飄（飛機一邊水平旋轉(zhuǎn)一邊垂直下降）等。我們在各種大型航展上看到的那些“逆天”的戰(zhàn)斗機機動動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,高溫高壓燃氣也只能改變上下方向。三元的意思就是噴管可以360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)動機噴口處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)斗機尾噴管相比，這種處理有兩個優(yōu)點：一是加強機動性。上下可調(diào)的矢量噴管提供了額外的控制俯仰的能力，可以在俯仰這個維度提高飛機的機動性。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優(yōu)勢就是利于減阻，由于噴口扁平，后機身呈縱向逐漸收扁的狀態(tài)（按照常識去理解，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的后體阻力。
當(dāng)然這個東西也是有缺點的，一是二元矢量噴管只能在上下兩個方向上偏轉(zhuǎn)，不能全向調(diào)整噴流方向，使飛機在水平方向上的機動有所欠缺。（例如空中攤煎餅的機動）。二是損失部分推力，這個很好理解，圓是一個在各方向上對稱的圖形，圓截面噴管里的氣流流動是均勻的，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)生的推力就會損失。
圖為F22“猛禽”戰(zhàn)斗機二元矢量噴管上下兩個偏轉(zhuǎn)板，兩個偏轉(zhuǎn)板同時上偏或下偏可以使噴流方向向上或向下調(diào)整。兩個偏轉(zhuǎn)板一上一下偏轉(zhuǎn)可以起到收斂擴張噴管的作用。
F22戰(zhàn)斗機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)動機（F22戰(zhàn)斗機的發(fā)動機）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稱矢量噴管。我們可以看到，這種噴管的轉(zhuǎn)動軸線是傾斜的，噴管整體轉(zhuǎn)動，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)動機推力在沿軸線轉(zhuǎn)向時產(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動。
卡里莫夫式噴管
俄羅斯卡里莫夫設(shè)計局的三元矢量噴管則是真正意義上的全向轉(zhuǎn)動的軸對稱矢量噴管，與歐美在研的矢量噴管類似。美國也驗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)片中每一個偏轉(zhuǎn)片的精細偏轉(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個相互夾角120度的板子，靠3個板子偏轉(zhuǎn)改變推力方向。如下圖：
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