为满足无人机、导弹等飞行器用航空发动机小型化、轻量化、高增压比的要求,本课题结合现有航空发动机的结构形态,提出一种固定轴式、分段压缩、分级燃烧的新型“静轴式涡扇发动机”构型,开展静轴式涡扇发动机结构与性能研究。基于轴流式压气机结构原理,提出一种分段压缩的“静轴式压气机”构型。基于空气动力学方程建立空气在基元级压缩过程的动力学模型,确定前四级后五级的两段压气机结构参数与各级出口温度变化,建立静轴式压气机三维模型。运用Fluent验证基元级模型的增压效果,并在Workbench中探究各级转子力学性能,验证其在工作条件下的合理性。为满足燃烧室分级燃烧的需求,提出一种中置式燃烧室与后端燃烧室组合的燃烧室构型。针对中置式燃烧室壁面热防护需求,提出一种气膜冷却与中心燃烧组合的中置式燃烧室构型,根据流体力学理论与经验公式确定中置式燃烧室结构参数,利用CFD++软件探明中置式燃烧室结构参数对燃烧特性的影响,验证结构合理性。通过静轴式压气机与中置式燃烧室参数,确定后端燃烧室结构与气动参数。基于燃烧试验验证中置式燃烧室的有效性。针对中置式燃烧室的滴油与喷嘴结焦积碳问题,提出改变中置式燃烧室内结构参数进行燃烧特性改进研究。通过改变中置式燃烧室旋流器、喷嘴、火焰筒结构参数,进行中置式燃烧室改进设计与分析,利用3D打印技术完成样件制备,设计13组燃烧对比试验,观察燃烧过程中的火焰旋流、火焰形态、滴油情况以及燃烧后的喷嘴结焦积碳情况,分析燃烧效果,确定抑制滴油与喷嘴结焦积碳的改进结构。为满足静轴式涡扇发动机高压涡轮轻量化的要求,提高高压涡轮强度,提出一种TC4 3D打印锥形桶状一体式高压涡轮,根据拉瓦尔变截面流道特征与流体力学方程建立高压涡轮参数化模型。通过Workbench进行热固耦合强度分析,验证高压涡轮强度的合理性,利用Adams进行振动特性研究,得出此种结构下的共振特性与振动响应规律,分析高压涡轮结构稳定性。对静轴式涡扇发动机机匣、尾喷管、燃油管路、滑油管路等部件进行设计,建立整机三维模型。结合整机三维模型,探究不同转速下系统的动力学特性,评价整机的结构稳定性。对静轴式涡扇发动机各部件进行制备,并设计整机试车平台,进行压气机启动试验、启动状态下的燃烧试验、点火试车试验,对其燃烧效果、运行状态进行分析,验证整机设计合理性。通过上述研究工作,提供适用于小型飞行器的静轴式涡扇发动机设计与分析方法,得到可正常稳定工作的静轴式涡扇发动机样机,为静轴式涡扇发动机的工程应用提供理论基础,为小型航发的研制提供参考。