推进喷嘴是一个将工作气体的内部能量转化为推进力的喷嘴;它是形成射流的喷嘴,它将燃气轮机(即燃气发电机)与喷气发动机分开。
推进喷嘴将可用气体加速到亚音速、跨音速或超音速,这取决于发动机的功率设置、其内部形状以及进入和离开喷嘴的压力。内部形状可以是收敛型或收敛-发散型(C-D)。C-D型喷嘴可以在发散段内将射流加速到超音速,而会聚型喷嘴不能将射流加速到超音速。
推进喷嘴可以有一个固定的几何形状,也可以有可变的几何形状,以提供不同的出口区域,从而在配备后燃机或再热系统时控制发动机的运行。当后燃式发动机配备了C-D喷嘴时,喉部面积是可变的。用于超音速飞行的喷嘴,在产生高的喷嘴压力比时,也有可变面积的发散部分。涡扇发动机可能有一个额外的和单独的推进喷嘴,进一步加速旁路空气。
推进喷嘴也作为下游限制器,其后果构成发动机设计的一个重要方面。
喷嘴根据文丘里效应运作,使废气达到环境压力,从而形成一个连贯的射流;如果压力足够高,流量可能会被扼制,射流可能是超音速的。下面将解释喷嘴在发动机反压中的作用。
加速气流的能量来自于气体的温度和压力。气体以绝热方式膨胀,损失小,因此效率高。气体加速到出口速度,这取决于进入喷嘴时的压力和温度,它所排出的环境压力(除非流量被扼制),以及膨胀的效率。效率是对摩擦、非轴向发散以及C-D喷嘴中的泄漏所造成的损失的衡量。
喷气式发动机通过产生大于其环境动量的废气喷射,给空气带来净后向动量,从而在机身上产生前向推力。只要推力超过在空气中移动所产生的阻力,它就会加速,所以速度可以,而且常常超过喷气的出口速度。喷气可能会也可能不会完全膨胀。
在一些配备有后燃器的发动机上,喷嘴面积在非后燃或干推力条件下也会发生变化。通常情况下,喷嘴在启动和怠速时是完全打开的。