拉伐尔喷管

历史

公元1888年，由瑞典发明家Gustaf de Laval开发，并使用在蒸汽涡轮机上。
最早被罗伯特·戈达德用作火箭发动机，大多数使用高温燃烧气体的现代火箭发动机都使用拉伐尔喷管。

运作

其操作有赖于次音速和超音速气体的不同特性。 如果由于质量流量不变而管道变窄，则次音速气体流速将会增加。 通过拉伐尔喷管的气流是等熵的（气体熵几乎不变）。在次音速流中，气体是不可压缩的，声音会通过它传播。 在横截面面积最小的喉部，气体速度局部达到声速（马赫数= 1.0），这种状况称为阻流。 随着喷管横截面积的增加，气体开始膨胀，气流加速到超音速，在那里声波不会通过气体向后传播（马赫数> 1.0）。

运作情况

只有在通过喷管的压力和质量流量足以达到音速的状况下，拉伐尔喷管会在喉部产生阻流现象。若是没有达到条件，则不会有超音速气流产生，此时运作方式较接近文氏管。这要求喷管的入口压力始终显著高于环境压力（亦即喷流的静止压力必须高于环境压力）。
另外，喷管出口处的气体压力不能太低。出口压力虽然可以低于其排出的环境压力，但是如果低得太超过，那么气流将不再为超音速，或者将在喷管的扩张部剥离，形成喷管内的紊流，产生侧向推力并可能损坏喷管。
实务上，出口处超音速气流压力必须高于约2-3倍环境压力，气体才能离开喷管。