随着红外探测和制导技术的快速发展,飞行器红外隐身的需求日趋迫切,涡扇发动机是作战飞机的主要动力形式,其排气系统是重要的红外辐射源,但大多数红外隐身措施应用在一台在总体设计阶段未考虑红外隐身需求的发动机上时都会对其性能产生不利影响。基于上述考虑,本文开展了低红外涡扇发动机循环参数优化与建模技术研究,主要的研究内容如下:首先,研究了基于AEDsys的涡扇发动机设计方法,基于VS2017编程平台复现编制了该设计方法中的约束分析计算模块、任务分析模块、参数循环分析模块、性能循环分析模块和安装性能分析模块以及模块之间的数据传递。约束分析模块用于将飞机的任务需求转化为约束边界,构成满足任务约束的飞机海平面推力载荷与机翼载荷的解空间。任务分析模块中包含了飞机燃油消耗计算模型,能用于进一步计算飞机的燃油消耗以及发动机的总起飞重量和海平面推力等参数。参数循环分析模块建立起了设计点处发动机关键设计参数与发动机性能之间的关系。性能循环分析模块可以用来计算发动机在非设计点的性能。安装性能分析模块用于估算亚音速进气道、超音速进气道与尾喷管的阻力系数。通过仿真结果验证了上述模块的精度和有效性。其次,在参数循环分析模块中加入中心锥和尾喷管扩张段内壁等高温部件的冷却结构,并提出了一种排气系统正后向的红外辐射强度预测方法。基于改进的参数循环分析模块,采用FSQP算法对发动机循环参数进行优化设计,仿真结果表明:循环参数优化前后,单位推力仅下降了1.89%,而排气系统正后向红外辐射强度总量下降了41.85%,有效抑制了排气系统的红外特征。然后,根据涡扇发动机设计方法的设计结果,结合设计方法中各部件的经验公式和排气系统红外预测方法,建立了带红外预测的涡扇发动机部件级实时仿真模型,并选取了设计点和几个典型非设计点进行计算,与设计方法中简化的发动机模型进行对比验证,对比结果表明:设计点误差小于2%,非设计点误差小于5%,建立的部件级模型精度达到要求,动态响应符合发动机原理,且AEDsys中的简化发动机模型具有一定的可信度,其精度能够满足发动机设计初期的要求。最后,提出了最小红外特征模式的性能寻优控制。探索了优化原理,并基于建立的带红外预测的涡扇发动机部件级实时仿真模型,增加了中心锥和尾喷管扩张段内壁的气膜冷却结构,采用了四变量控制参数对发动机亚音速巡航附近的两个工作点进行优化研究,仿真结果表明:发动机推力恒定,排气系统正后向红外辐射下降了30%以上,红外抑制效果显著。同时,考虑到航程,提出了兼顾耗油率的最小红外特征模式,相比而言,红外辐射增加了0.32%,耗油率下降了0.67%。