推力矢量技术可以满足未来飞行器的超常规机动性和敏捷性、短距/垂直起降、超声速巡航以及高隐身等性能需求,是未来飞行器必不可少的关键技术之一。推力矢量喷管作为实现推力矢量技术的核心部件,其性能的优劣决定着发动机技术水平的高低。固定几何气动矢量喷管具有结构简单、质量轻、响应快、隐身特性好、可靠性高等优点,特别是以喉道偏移型气动矢量喷管为基础发展起来的双喉道气动矢量喷管,不仅可以实现最佳的流通面积控制和推力矢量,而且推力损失小、矢量效率高,是未来飞行器推力矢量技术的优先选择方案。本文针对未来飞行器对先进推力矢量技术,特别是高性能气动矢量喷管的迫切需求,综合利用理论分析、数值模拟和实验研究等方法和手段,以新型旁路通道式双喉道气动矢量喷管为研究对象,结合形状记忆合金及其驱动器,开展了新型旁路通道式双喉道气动矢量喷管的流动机理与智能调节研究。首先,以几何固定的轴对称扩张型旁路通道式双喉道气动矢量喷管为研究对象,利用理论分析和数值模拟相结合的方法,对几何参数（凹腔扩张角、凹腔收敛角、凹腔长度、面积比、喉道倒圆半径以及凹腔底部倒圆半径等）和气动参数（主要是喷管落压比）对喷管起动特性的影响、借助旁路通道来解决喷管起动问题的方法和旁路通道几何参数（旁路通道的宽度、出口轴向位置以及入射角等）对喷管推力性能的影响以及三种不同形式的计算域（二维轴对称计算域、二分之一的三维计算域和全三维计算域）对数值模拟结果的影响等方面的内容进行了研究,并在数值模拟研究结果的基础上,利用本课题组现有的排气系统实验台,对喷管的起动特性开展了实验研究。结果表明:面积比对喷管起动特性的影响最大,而凹腔底部倒圆半径的影响相对较小;喷管落压比对喷管起动特性的影响较大,且在喷管推力系数“突降”的临界喷管落压比前后,凹腔内呈现出典型的起动和不起动状态下的流场结构;通过在喷管收敛段入口和凹腔扩张段之间设置旁路通道,不仅可以解决喷管的起动问题,大大改善喷管的推力性能,还可以使几何固定的喷管构型具有一定的流量调节能力;喷管凹腔内,特别是分离区内的气流流动,表现出极强的三维特性。其次,在喷管起动特性研究结果的基础上,继续对几何参数（面积比、旁路通道宽度、喉道倒圆半径以及凹腔底部倒圆半径等）和气动参数（喷管落压比和自由来流马赫数）对喷管矢量特性的影响,以及喷管的流动自适应能力等方面的内容进行了研究,并在数值模拟研究结果的基础上,利用本课题组现有的排气系统实验台,对喷管的矢量特性开展了实验研究。结果表明:通过恰当布置旁路通道并合理控制旁路通道开度,所获得的无矢量和矢量状态下综合性能均比较优异,且具有一定流动自适应能力的固定几何轴对称扩张型旁路通道式双喉道气动矢量喷管,其俯仰矢量角最大为25.37°,矢量状态下的推力系数最高为0.957,无矢量状态下的推力系数最高为0.921,而无矢量状态下的流量系数则与矢量状态下的流量系数相等,最高可达0.983。再次,在前述研究结果的基础上,以几何可调的轴对称扩张型旁路通道式双喉道气动矢量喷管为研究对象,开展了基于形状记忆合金直线驱动器的新型轴对称扩张型旁路通道式双喉道气动矢量喷管喉道和出口面积智能调节方案的运动设计和结构设计。结果表明:设计得到的“滑块摇杆机构+转动”和“滑块摇杆机构+滑动”两种喷管智能调节方案,均能满足喷管50%喉道面积变化的设计要求,而且在不加力无矢量、不加力矢量、加力无矢量和加力矢量四个状态下,通过凹腔收敛调节片绕滑块的顺、逆时针往复转动,或沿凹腔底部圆弧段的上、下游往复滑动,适当改变喷管的出口面积,可大幅提高喷管不加力无矢量和加力无矢量状态下的推力系数,并使喷管在加力打开和关闭情况下,均具备一定的流动自适应能力;在设计得到的喷管智能调节最终方案中,滑块A和B分别作为改变喷管喉道面积的滑块摇杆机构和改变喷管出口面积的类滑块摇杆机构的主动件,且在滑块A和B的运动过程中,喷管的面积比始终大于1。最后,在喷管智能调节方案运动设计和结构设计的基础上,开展了喷管智能调节方案中形状记忆合金直线驱动器的设计,并搭建了相应的喷管智能调节方案验证实验台,在冷态实验室环境下,对喷管智能调节方案中形状记忆合金直线驱动器的相关驱动性能进行了验证。结果表明:在冷态实验室环境下,设计得到的喷管智能调节最终方案中,滑块A和B的形状记忆合金直线驱动器分别仅需2和1根形状记忆合金丝,即可满足驱动滑块A和B往复运动的要求;在不加力无矢量、不加力矢量、加力无矢量和加力矢量四个状态下,滑块A和B在喷管各调节片的气动力作用下,都能从运动的初始位置向下游移动至终止位置,并将驱动器中的形状记忆合金丝拉伸至指定应变。同时,对滑块A和B驱动器中的形状记忆合金丝进行通电加热,驱动器也均能提供较大的回复力保证滑块A和B在运动的初始位置保持稳定,或者驱动滑块A和B从运动的终止位置回复到初始位置。通过上述研究,获得了几何和气动参数对轴对称扩张型旁路通道式双喉道气动矢量喷管起动特性的影响规律,发现了可用于判断喷管是否“起动”的临界喷管落压比,获得了宽喷管落压比工作范围内,无矢量和矢量状态下的综合性能均比较优异,且具有一定流动自适应能力的固定几何轴对称扩张型旁路通道式双喉道气动矢量喷管,还获得了一套基于形状记忆合金直线驱动器的几何可调轴对称扩张型旁路通道式双喉道气动矢量喷管喉道和出口面积智能调节方案。综合来看,兼具机械方式调节范围大与气动方式矢量偏转角大、推力性能高和动态响应速度快等优点的“机械方式实现流量调节+气动方式实现矢量偏转”的喷管智能调节与控制总体方案,为新型旁路通道式双喉道气动矢量喷管的工程化应用奠定了基础。