美国是最先进行推力矢量技术研究的国家。早在1987年，就在F-18上进行过推力矢量技术的验证，最初的目的仅仅是为了拓展飞机的过失速性能，能让飞机在大攻角下不失速。当时在F-18HARV上，在尾喷管外部装上了3个呈120度角的折流板。通过喷出的燃气打到折流板上来产生推力矢量。虽然验证结果是F-18的攻角达到70度时还可以稳定飞行，但由于这种方式推力损失太大，而且折返的激波进入尾喷管内部会造成加力燃烧室内的气流紊乱，所以很快就被淘汰。
1988年到1999年，麦克·格道格拉斯公司进行了2个飞机技术验证型号的研制，时间上是一先一后，是用同一台F-15进行改装的。那就是F-15S/MTD和F-15 Active，分别是二维推力矢量和三位轴对称推力矢量的验证研究。
F-15 S/MTD（Short Takeoff and Landing/Maneuver Technology Demonstrator）也就是短距起降/机动技术验证机，是三翼面的气动外形，同时使用了2台改装的F-100-PW-200，采用二元矩形喷管，可以控制矩形尾喷管的档板进行上下方向的偏折，从而实现推力矢量，最多可以偏转20度。除此之外，发动机还有反推功能，以验证短距起降能力。F-15 S/MTD于1988年成功首飞。有了短距起降和推力矢量技术，将会使F-15的出动能力和作战能力大大提升，对当时的Su-27形成优势，由于当时F-22尚未服役，美军无法对苏联形成技术代差，因此当时F-15 S/MTD也是被寄予厚望，可以用来对抗Su-27及其改进型号。
一架飞机的控制舵面，需要有尾舵、尾翼/鸭翼、副翼参与。其中舵面控制偏航，尾翼/鸭翼控制俯仰，而副翼可以实现滚转。而随着二元矢量喷管加入飞控，飞机可以直接通过发动机的推力矢量偏转来获得飞机在俯仰上的速度方向变化，并且允许以较大攻角飞行。
而最先试验二维矩形喷管的原因，主要是这种喷管控制技术更加简单，只需要在俯仰方向上进行控制，飞行试验的复杂度比较可以接受。不过这种喷管在材料实现上比较难。因为矩形喷管天然违反了高温高压燃气均匀膨胀的规律，需要用单个挡板实现高温高压气流的偏折来实现推力矢量，那么就要求驱动挡板的驱动力矩要大；而且同时喷管还要有良好的耐热性和密封性，这需要研发可耐高温涂层。但收益也很明显，就是雷达隐身性能和红外隐身性能都不错。随着苏联的解体，美国压力大大减轻，因此F-15 S/MTD最终没有服役，但是这种二维矢量喷管技术还是应用到了F-22上。得益于美国超级强大的材料科学，这种二元尾喷管上使用了陶瓷基复合材料，并在尾喷管乘力结构上使用了特制钛合金——Tidyne 3515，基本成分50%钛、35%钒、15%铬。这种合金的耐热能力比普通钛合金高500度。
1993年-1999年，麦道又在同一架F-15上试验了F-15 ACTIVE（Advanced Control Technology for Integrated VEhicles，先进控制技术集成载具），为F-15装上了P/YBBN（平衡梁式）的轴对称矢量喷管和进气道控制系统。由于三维轴对称矢量喷管是要实现全向任意角度的偏转，飞控代码显然更难写，需要对软硬件都进行升级；而且为了探索各种角度的飞行包线，试飞任务的复杂度比二元矢量喷管高的多。
其实也稍早的时间，洛克希德和通用动力也在F-16上开始F-16 VISTA/MATV（可变稳定性空中测试模拟平台/多轴推力矢量）的验证，采用的也是轴对称矢量喷管，最大差别在F-15 ACTIVE用的是P/YBBN平衡梁式，驱动一个同步环来同时实现收敛-扩散和偏转动作；F-16 VISTA/MATV 是在收敛片闭合后用3个120度角布置的动作筒驱动收敛片偏折。从技术先进性上，显然是P/YBBN更加先进一些。
F-16 VISTA/MATV
F-15 Active
F-15的P/YBBN喷管
其实三元轴对称矢量喷管的难度不在喷管部分本身。由于可以用多个液压式动作筒，每个动作筒不需要做到太高的压强，因此难度不高。但是算法可就复杂的多了。为了实现全向各个角度飞行包线的探索，需要反复试飞和代码修改，所以F-15S/MTD从1988年到1991年只用了3年左右，而F-15 ACTIVE从1993-1999用了6年，任务量完全不在一个等级。
F-15 ACTIVE的矢量飞行控制框图
所以总结一下，F-15 S/MTD的二元矢量喷管在软件上好实现，但是喷管硬件实现难度较高；而F-15 ACTIVE 飞控代码更复杂，但是喷管硬件相对好做；而从实用角度看，目前二元推力矢量其实完全可以满足飞机的过失速机动性和超音速机动性的要求了，上全向推力矢量其实没啥必要，全向推力矢量能实现的动作大部分二元推力矢量也可以实现，而全向推力矢量更优秀的机动性却要付出更多更复杂的飞行试验和不在一个数量级的代码工作量，有点得不偿失。而且二元推力矢量的矩形喷管在雷达隐身和红外隐身上占据的优势更多一些。这也是美国F-22五代机用二元推力矢量的原因。不过从两种技术的完成度上来说，美国的完成度都非常高，90年代就达到这种状态非常厉害了。
相比其他国家，美国在推力矢量技术上的成熟度可以说是傲视群雄。俄罗斯的推力矢量技术差不多是到Su-35时期才成熟，之前虽然在Su-30上首次使用了关节式的轴对称推力矢量，整个尾喷管都进行偏转，而不是收敛片各自偏转。这种技术并没有实现真正的三维推力矢量，而是只能进行上下15度的偏转。即便是到了Su-35，也仅是通过两个倾斜安装的矢量喷管的偏转来产生上下左右的推力矢量，喷管其实还是只能在一个平面上转动，属于一种伪三维推力矢量。即便是Su-57配套的产品30发动机，也依然还是用这种关节式矢量喷管，要想实现三维轴对称很难。只有去年才在珠海航展上曝光的歼10B验证机，才真正达到了和美国三位轴对称推力矢量同样的水平。但这也是差了20年的进度了。至于二维矩形矢量喷管，虽然控制相对简单，但受限于材料技术和液压杆技术，恐怕一时半会搞不定了。
