二元塞式矢量喷管作为一种机械式矢量喷管，因其在红外抑制、矢量偏转等方面的优势而具有良好的应用前景。塞锥安装在喷口尾缘，因此必须针对塞锥后体表面进行有效的冷却，以降低喷管壁面温度与红外辐射强度；同时，塞锥前体尤其是前缘面对高温燃气的冲击，也必须加以有效的冷却以实现表面热防护。　　本文主要包括以下研究内容：　　首先，针对二元塞式矢量喷管的气动和红外辐射特性进行了数值研究。结果表明，矢量偏转下几何矢量角略大于喷管的气动推力矢量角。无矢量偏转时喷管的推力系数约为0.94，总压恢复系数仅为0.87。排气系统20°偏转后推力系数和总压恢复系数分别下降0.49％和0.42%。红外辐射特性方面，在水平探测平面总红外辐射强度在0°至±30°探测视角内随着矢量偏转而产生衰减，且随着角度的增大，衰减程度降低。　　针对塞锥前缘的结构特点，提出了塞锥前缘弧面段冲击冷却与直段气膜冷却相结合的冷却结构，并对其影响塞锥表面冷却特性和喷管气动性能进行了数值研究。研究结果表明，吹风比、开孔率和矢量偏转的增加使得喷管总压恢复系数和推力系数均呈下降趋势。吹风比与开孔率增加使得沿程气膜孔流量系数增大，综合冷效也逐渐增大，孔倾角增加带来相反的规律。　　针对塞锥后缘结构以及在喷管出口附近的流动特点，提出了塞锥后缘出口截面以内采用冲击冷却与出口截面以外采用气膜冷却相结合的冷却方式，并对其影响塞锥表面冷却特性、喷管气动性能和红外辐射特性进行了研究。结果表明，喷管气动性能方面，吹风比、开孔率、孔倾角与矢量偏转的增加均会造成喷管的推力系数和总压恢复系数下降。红外辐射特征方面，竖直方向红外辐射强度下降的程度大于水平方向。随着吹风比的逐渐升高，红外辐射强度降幅也逐渐下降。相同冷却流量下，气膜孔布置方式对红外辐射强度分布的影响较小。　　最后，开展了二元塞式矢量喷管缩比模型的实验研究，分析了不同结构参数与冷却方式对塞锥表面冷却特性的影响。研究结果表明，低开孔率的气膜孔布置在小冷流流量时具有优势，随着冷流流量的增大，开孔率较大的气膜孔布置降温效果更优。射流冲击冷却的引入有效地改善了沿程温度分布的均匀性。