短距/垂直起降(short/vertical takeoff and landing,S/VTOL)飞机兼具直升机与传统战斗机的优势,飞机通过推进系统产生的升力实现短距/垂直起降,因此,S/VTOL飞机用推进系统一直是各航空发达国家研究的重点。本文围绕短距/垂直起降飞机用复合型推进系统,开展了推进系统构型方案及总体性能计算方法研究、三轴承偏转喷管气动特性规律及偏转实现方法研究以及推进系统喷管与地面干涉效应研究,主要研究内容如下。1、基于常规涡扇发动机建模方法及升力部件的性能计算模型,建立了升力风扇及叶尖涡轮驱动升力风扇的性能计算模型,获得了四种基于升力风扇的复合型推进系统的性能计算模型,对比分析了四种推进系统的性能参数,研究表明,轴驱动升力风扇推进系统是S/VTOL飞机动力装置的首选方案;建立了类F135发动机的轴驱动升力风扇推进系统的性能计算模型,分析了轴驱动升力风扇推进系统的工作机理;采用近似建模方法,建立了轴驱动升力风扇推进系统性能的近似模型,优化得出一定限制条件下推进系统的最大升力,及相应的升力部件的设计参数;建立了推进系统模态转换动态性能计算模型,通过协同调节多个变量,得到了低空飞行及地面起飞状态下的模态转换控制规律,研究表明,两种状态下的模态转换控制规律相似,都是在模态转换的初始阶段快速调节外涵引射器出口及低压涡轮导向器喉部面积以保证发动机内外涵气流的合理分配、高压转子转速不超限、高压涡轮前温度不受外涵引气的影响而大幅度的升高。2、试验获得了三轴承偏转喷管的壁面静压分布,验证了三轴承偏转喷管流场特性计算时,多种湍流模型的适应性;采用数值模拟方法及近似建模方法开展了喷管非矢量状态及90°偏角状态的气动型面设计,获得了喷管90°偏角状态下保持气动性能最优的喷管型面;分析了小偏角及大偏角状态下喷管内气流的流动特征及能量损失机理,获得了三轴承偏转喷管定常状态下的气动特性;基于动网格技术,获得了三轴承偏转喷管非定常状态下的气动性能,比较并分析了喷管定常与非定常状态下的气动性能及流场特征;分析了喷管出口与地面之间间距对喷管气动性能的影响规律。3、基于三轴承偏转喷管的气动特性规律分析,采用几何建模方法,开展了三轴承偏转喷管偏转运动实现方法研究。建立了三轴承偏转喷管偏转控制规律模型,获得了喷管偏转过程中,各段筒体轴线保持在同一俯仰面的各段筒体旋转角度的控制规律,并通过比较多种偏角控制规律,优选出合适的偏角控制规律;建立了各段筒体的运动规律模型,得到了各段筒体在绝对坐标系中的运动规律;建立了各段筒体的驱动力矩计算模型,获得了各段筒体所需的驱动力矩随喷管偏角的变化规律,分析了喷管几何参数对各段筒体驱动力矩的影响。4、分析了气动及几何参数对单喷流与地面之间干涉效应的影响机理,得到了升力损失系数随各因素的变化规律;建立了双喷流与地面之间干涉效应的数值模型,分析了气动及几何参数对双喷流与地面之间干涉效应的影响机理,研究表明,喷泉区气流对平板产生向上的升力作用,同时,平板下表面附近的喷泉流与喷流之间发生干涉,喷泉流在喷流的卷吸作用下在喷流周围形成低压区,使平板下表面的压力进一步减小,升力损失增大;基于近似建模技术,建立了双喷流升力损失的近似模型,获得了各因素对双喷流升力损失的交互作用,研究表明,喷流间距对升力损失的影响较小,可以忽略,平板高度是影响升力损失的主要因素,当高度较低时,各因素对地面干涉效应的影响增强,当高度较高时,各因素对地面干涉效应的影响减弱。