● 摘要
航空发动机设计作为一个综合性的系统工程，涉及热力、气动、结构强度、燃烧传热、振动等多个学科。在设计过程中发动机叶尖径向间隙一直作为重点以及难点存在，间隙难以准确分析是由于它变化灵敏，影响因素复杂而且规律难以寻得。间隙变化会引起发动机耗油率排气温度变化，以及飞行过程中的磨碰现象，所以发动机叶尖间隙研究具有十分重要的意义。然而目前众多研究只是是针对单一部件进行简单模拟计算分析，但这样忽略各部分之间的影响对于稳态间隙值来说，可能忽略了很大一部分变化量。
本文借鉴叶尖间隙的间接分析方法，将转子、静子部件的径向变形分析作为直接研究对象，从而间接的分析得到稳定台架工作状态下叶尖径向间隙的分析方法，并将基于单一部件以及基于整体结构的两种分析方式所得结果进行了对比。
本文首先研究整体结构条件下分析的模型简化方法，得到有依据的却不影响变形分析准确性的几何及计算简化模型；然后分别以热、离心负荷为加载条件对高压涡轮转子、整个高压转子进行叶尖径向变形的数值计算；接着以温度载荷为影响条件对高压涡轮静子机匣、整个核心机各部分静子机匣径向变形进行数值计算，以得到后续间隙分析的数据依据；再根据转子、静子径向变形分析结果结合冷态设计间隙值对某稳定台架工作状态径向叶尖间隙进行分析；最后对以单一部件为对象研究及基于整体结构的研究结果进行对比分析，以找到从整体结构出发在发动机间隙分析中必要性。
通过本论文的工作，理清了发动机叶尖间隙分析的必要性及重要性，提供了整体叶尖径向间隙分析的模型简化方法，完成了基于部件及基于整体的高压部分转、静子变形分析，实现了以转静子径向变形分析为基础整体高压部件及单一涡轮部件的叶尖径向间隙分析，对比两者结果差距，体现了以整体为基础的径向间隙分析的必要性。