本发明公开了一种等离子体发生器的超声速喷管,包括安装在等离子体发生器腔室出口端的孔板,孔板下端固接喷管的入口端,喷管的出口端与试验腔固接;喷管包括喷管内壁体,在喷管内壁体的外面套装有外壁体,外壁体和喷管内壁体之间设置有夹层,喷管内壁体和夹层之间装有冷却液。本发明的超声速喷管能够产生稳定、速度大的超声速等离子体气流,同时还可以根据用户需求调整参数,应用于其他技术行业。本发明还公开了一种等离子体发生器的超声速喷管的设计方法,具体包括:(1)喷管收缩段的设计;(2)喷管扩散段的设计,解决了现有技术中存在的超声速喷管的设计算法复杂的问题。