航空发动机叶尖间隙一般是指轴流式发动机转子叶片与机匣之间存在的径向间隙,间隙过小会发生叶片与机匣的磨碰,间隙过大会增加发动机的耗油率。同时发动机在长期使用后,不可避免的性能衰减也会使得叶尖间隙的变化规律更加复杂,因此亟需针对涡轮叶尖间隙预估方法,开展进一步的深入研究。本文首先分析了在发动机设计状态下叶尖间隙的影响因素和预估方法,重点研究了发动机长期使用,性能退化过程中主要影响间隙变化的退化因素及其影响机制,并建立了考虑发动机退化因素的叶尖间隙预估模型。在此基础上,分别针对某型航空发动机四个稳态设计点和一个瞬态历程,通过自编代码,仿真模拟了不同退化程度下涡轮叶尖间隙,获得了不同的退化因素对涡轮叶尖间隙尺度的影响规律。研究结果表明涡轮前燃气温度的退化会使机匣、叶片和轮盘的变形逐渐增大,从而影响叶尖间隙。其中温度对轮盘的变形影响最大,在高温起飞稳态工况下,工作循环6×10~3次后,间隙变化值达到0.1560mm,同时随着发动机长期使用,涡轮叶片会发生蠕变变形,使叶尖间隙逐渐减小。随后,本文针对带主动间隙控制的某型高压涡轮,进一步研究了考虑发动机退化后,间隙调控策略的变化规律。研究中发现,采取主动间隙控制方案后,设计状态间隙值在地面慢车、高温起飞、最大巡航及地面试车状态下依次减小了1.26mm、0.06mm、1.23mm和1.27mm。在瞬态工况下,主动间隙控制方案有效防止间隙值过大和过小,并且使得间隙变化曲线更加平缓。最后,对本文开发的叶尖间隙预估源代码进行了封装和集成,开发了一个能够通过图形界面操作,实现从几何建模、网格划分、边界设定到温度场分析、变形预估,以及间隙预估完整流程的叶尖间隙预估仿真软件。