● 摘要
涡轴发动机过渡段与轴承座的连接结构属于发动机后承力框架的一部分， 涡轮后机匣工作在高温环境中，作为重要的支承构件，涡轮后承力框架的承载情况十分复杂，要受到集中载荷、分布载荷和温度载荷的联合作用。热补偿结构是在某些发动机结构中连接后机匣与轴承座的结构，上段连接着承力机匣，下端与轴承座相连。由于涡轮前进气温度很高，尽管后机匣可以通过结构设计和冷却系统来冷却，但是温度还是至少会在500℃以上，而轴承由于润滑限制，其正常工作温度一般不超过300℃，两者的温度相差接近200℃。因此热补偿结构同时肩负着承力和降温的使命，既要有足够的强度和恰当的刚度支撑，又要在狭小空间实现降温。
高效热补偿结构一方面要有足够的强度和恰当的刚度来保证支撑，另一方面又要在较短距离内达到最大的热传递效果。考虑到高效热补偿结构复杂的工作环境，选择采用优化设计的方法进行结构设计。
本文中首先收集热补偿结构资料，查阅涡轴发动机后承力框架相关结构，然后进行归纳总结，确定典型的热补偿结构形式；然后将典型热补偿结构采用ANSYS的APDL语言建立参数化模型，并建立了热补偿结构参数化模型数据库，搭建了热补偿结构参数化设计平台，用VC++语言进行封装。在此基础上，对典型的热补偿结构进行热—固耦合分析，刚度分析和基于敏感度分析的优化设计，最后找寻满足设计要求的新型热补偿结构。
本文所研究的结构设计流程以及所开发的设计软件，不仅可用于热补偿结构设计，也为航空发动机非典型件结构设计提供了一套完整的设计流程。在方法研究的基础上，本文设计了有效降温的热补偿结构，该结构为热补偿结构的工程应用奠定了技术基础。