為了獲得問題的答案，我們先來了解一段歷史。19世紀末蒸汽機已經相當成熟了，但是為了進一步提高蒸汽機的效率，需要用高速氣流沖擊蒸汽渦輪機。當時人們已經知道了上述流體力學知識，并試圖用收縮管道制造超音速氣流。盡管他們一再提高壓力，最終都無法取得成功。

1983年，一位名叫拉瓦爾的瑞典工程師，設計了一種先收縮后擴張的管道，才成功解決了這個超音速難題。后來，這種管道被稱為拉瓦爾管道，我們在火箭發動機和航空發動機可以看到它的身影。那么，為什么單純的收縮管道不能產生超音速氣流，一定要先收縮再擴張的管道才行？摘自: www.ws46.com

事實上，這個問題最好的理解方式是進行公式推導。我們所需要的只是兩個簡單的方程：流量守恒和牛頓第二定律。

首先是流量守恒，有多少氣體流入就有多少氣體流出，于是我們有以下公式：

然后對上式左右兩邊都除以ρAV，得到：

最后可以得到：

并且我們有音速a、壓力p和密度ρ的關系（等熵情況下）：

接下來，我們引入馬赫數的定義，它就是速度與當地音速的比值M=V/a，然后代入上式，整理后可以得到：

最后就是對結果的討論，當我們讓dV＞0時，也就是讓氣流不斷加速，我們會發現存在兩種情況：一種是dA＜0，也就是橫截面積不斷縮小的情況，此時馬赫數M＜1，也就是說在收縮管道中氣流不管怎樣加速永遠是亞音速；第二種情況是dA＞0，也就是在擴張管道中，此時馬赫數M＞1，在擴張管道中超音速氣流繼續加速。那么，在這兩者之間，氣流只能在拉瓦爾噴管的喉道處（最狹窄的地方）達到音速。