在航空发动机运行期间,空气中的颗粒不可避免的会粘附在发动机叶片表面,从而造成发动机性能衰退,增加油耗,严重时甚至会影响飞行安全。发动机在翼清洗能够有效的去除叶片表面垢质颗粒,恢复发动机性能。但目前我国对发动机积垢粘附和垢质清洗机理研究不够深入,导致在翼清洗效果不理想。本文对低压压气机叶片的结垢规律、除垢机理、液滴碰撞动力学、清洗流场特性、清洗工艺参数和装备设计等开展了深入研究,为提升航空发动机在翼清洗效果提供理论支撑。首先,通过清洗废液获得了压气机垢质样本,利用划痕法对叶片表面垢质层的结合力进行了测试。根据颗粒物在发动机内部的运动和动力学特性,建立积垢黏附模型。分析了雾化液滴对叶片表面垢质层的洗脱机理,包括水楔作用、水锤作用、冲蚀作用以及温度场浸润作用等,构建了航空发动机叶片表面垢质去除理论模型。其次,建立液滴撞击垢质叶片计算模型,研究液滴对叶片表面的撞击特性,液滴在撞击叶片初始时刻的冲击压强最大,利于对叶片垢质层进行清洗;液滴直径越小,液滴的碰撞力的最大值越小,最大值出现的时间越早;叶片表面的曲率越大,液滴垂直撞击力越小;液滴在叶片表面的传热性能从液滴中心沿着径向逐渐增加。再次,基于逆向扫描技术对发动机唇口进行建模,基于此设计了和发动机唇口弧度配合度高的清洗架,验证了清洗架工作的稳定性。通过正交实验优化了满足发动机清洗的喷嘴结构参数。仿真分析发现随着射流压力的增大,清洗流场压力、速度和壁面剪切力逐渐增大,有助于提高清洗效果;提高冷转转速,清洗流场压力逐渐降低,而壁面剪切力增幅变缓。基于清洗流场特性,确定最佳的清洗工艺参数为:射流压力最佳为5MPa,冷转转速建议取323r/min。最后,通过对清洗工艺参数分析,分别设计了加热车和供液车,使得清洗液的参数满足发动机在翼清洗手册要求。完成了发动机在翼清洗实验,并利用一元线性回归建立EGTM随发动机性能衰退规律,评估了清洗前后燃油消耗率的变化,估算了机队20架飞机清洗节约燃油量约为469988kg,验证了本文仿真结果对清洗效果的提升作用。