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Plusieurs modelés de rampes de postcombustion furent montées sur les J58. Le J58-P-4 est équipé d'un conduit court avec tuyère d'éjection de type convergent-divergent à géométrie variable, contrôlée par un système hydromécanique avec dix vérins de commande. Ses volets s'ouvrent progressivement de Mach 0,9 à Mach 2,4 pour créer un courant divergent du flux du réacteur autour de la tuyère d'éjection; lorsqu'ils sont complètement ouverts, à partir de Mach 2,2, le courant ainsi créé fournit environ 14% de la poussée totale et 28% à Mach 3,2. Le système d'éjection porte la vitesse des gaz sortant de la turbine de Mach 0,4 à plus de Mach 3 (soit environ la vitesse de croisière). L'embouchure de la tuyère, outre le mécanisme variable, est équipée d'un système de circulation d'air pour le refroidissement. L'air secondaire passant ainsi autour du conduit de réchauffe est porté à plus de 650°C (1 200°F).
La rampe de combustion en elle-même est constituée de quatre accroches-flammes circulaires concentriques, décalés de telle sorte que plus le diamètre est important, plus la cornière se trouve vers arrière. Ils sont maintenus par huit rampes de pulvérisation qui servent aussi de propagateurs et de répartiteurs de flamme, permettant d'uniformiser la combustion. La réchauffe est alimentée en air par la sortie de la turbine et par l'air dérivé du compresseur basse pression, amené par des veines de décharge jusqu'en amont de la rampe de brûleurs. Cet apport d'air frais, bien qu'irrégulier, refroidit la tuyère et réduit légèrement la consommation, tout en permettant une légère augmentation de poussée. La température d'éjection (T5) dépasse les 1 750°C (3 200°F).
Le J58 est l'un des rares réacteurs (avec le SNECMA Olympus qui équipe le Concorde) à être conçu pour fonctionner pendant toute la durée du vol avec la postcombustion allumée.
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