未来战斗机的性能要求更加宽泛,包括超音速的巡航能力、超机动性能、低可探测性、甚至是短距起落和垂直升降。为了满足这些高性能的要求,先进的排气喷管必须具有多功能的特性,包括独立面积控制、多向矢量推力功能、反推力和低可探测性能。本文以球面收敛矢量二元喷管这种新型矢量推力喷管为研究对象,通过改变其结构参数来考察其气动和红外特性的变化。在气动特性的研究部分,首先改变喷管喉部宽高比(1.265、2.083、3.5、4.4),发现随着喉部宽高比的增大,喷管下游马赫数场出现双峰现象,温度场的高温区长度缩短,并且喷管下游沿程涡量逐渐增大。与此同时喷管的性能参数也关联性地产生了下降的趋势,但下降的幅度并不大。当工况位于设计压比附近时,推力的损失控制在0.6%以内,流量的损失在2.8%以内。其次,在喷管发生俯仰和偏航作动时,通过对比马赫数场和特征位置处壁面无量纲压力的变化,来解释喷管推力和流量系数的变化规律。下俯的推力损失为0.147%左右,偏航的推力损失为0.1%左右,而相应的流量损失分别为0.40%和0.15%。在无矢量作动的红外辐射特性研究部分,喉部宽高比的增大在宽边对称面内起到了削减红外辐射的效果,最大的削减量达到34.9%。而在窄边对称面20o～80o内,非轴对称喷管的红外辐射相对于轴对称喷管有所上升,最大的上升量达42.1%。在下俯作动的情况下,窄边对称面内的辐射强度相对于无矢量作动时发生了全视野内的衰减,宽边对称面内的辐射分布随着扩张段的下俯角发生偏移。偏航作动的情况下,几乎在宽窄边的所有探测角度处都出现了辐射的衰减。