气膜冷却是航空燃气涡轮发动机热端部件冷却的重要手段之一,相较于内部冷却,气膜冷却性能的提高对总体冷却效果的提升具有主导作用;同时,气膜冷却是一个主流和气膜射流高度耦合的流动传热过程,气膜侧流动传热规律的掌握对冷却结构热分析精确度具有至关重要的影响。本文以某型航空发动机第一级涡轮叶片为研究模型,基于数值计算方法针对“动叶圆孔气膜冷却流动传热特性”、“动叶成型孔气膜冷却流动传热特性”以及“动叶气膜冷却流动传热特性的不确定性量化分析”三方面内容展开研究,具体研究内容如下:首先,构建了第一级涡轮叶片（静叶+动叶）计算模型,并基于公开发表的实验数据进行了湍流模型选取和网格无关性验证;针对涡轮动叶圆孔气膜冷却流动传热特性展开变结构变工况数值研究。结果表明,由于一个周期内前缘流场滞止点位置的变化,前缘气膜孔受尾迹的影响出现“分流”和“上扬”现象。吹风比和转速的增加会使圆孔下游的气膜冷效提升,但在高吹风比下,气膜孔孔口附近由于气膜分离,冷效有所降低。其次,引入“成型孔”因素,重点关注了扇形孔和横槽孔在涡轮动叶气膜冷却的应用效果,并与圆孔进行了对比分析,结果表明,吹风比和转速的增加会带来槽孔冷却效果的提升,但由于旋转效应和横槽导流作用的影响,冷气在槽内的动量损失加剧,冷效沿流向的衰减速率较圆孔快,在高吹风比下尤为明显。扇形孔冷效随着吹风比和转速的增加而提升,但在高吹风比下,由于气膜孔下游的流动分离,气膜孔出口冷效略有降低,扇形孔整体冷却效率高于圆孔和槽孔。最后,针对来流热力参数不确定问题,发展了一种耦合径向基神经网络和蒙特卡洛模拟的不确定性分析方法,定量分析了来流压力和温度概率性波动对涡轮动叶圆孔和扇形孔气膜冷却性能的影响。结果表明,扇形孔冷却效率的不确定度大于圆孔,二次流压力对冷效的不确定性影响最强,主流温度的影响最弱。