冲压空气涡轮作为应急动力装置,在所有发动机都失效的情况下,利用飞机滑行速度将来流空气的动能转换成机械能,提供动力,确保飞机发生故障时仍能被操作,使之顺利着陆,避免事故的发生,保障生命和财产的安全。冲压空气涡轮作为应急动力装置,在保障飞机安全性方面具有十分重要的意义,基于以上背景,本文依据叶素动量理论对冲压空气涡轮进行了气动设计,然后对设计模型进行多工况点的气动分析,最后通过气动优化进一步改进冲压空气涡轮模型。本文以功率25KW的冲压空气涡轮为设计目标进行气动设计,总结归纳了国内外冲压空气涡轮的研究现状,制定研究路线。首先依据风力机的理论基础和设计方法进行气动设计,确定基本参数,选取翼型并分析,运用Wilson理论进行设计,定义目标函数、约束函数、求解函数,编写MATLAB程序求解各截面参数,结合翼型数据实体建模;然后进行气动分析,运用Fine/Turbo对冲压空气涡轮进行数值模拟计算,通过改变来流风速和安装角,计算不同工况点的气动性能,绘制输出功率随来流风速、安装角的变化曲线,同时对流场进行分析,更好地了解流动情况并且确定优化方向;最后基于Fine/Design3D对设计模型进行气动优化,以弦长和安装角为优化变量,以输出功率为优化目标,通过遗传算法和神经网络寻找最优解,对优化后的冲压空气涡轮叶片进行多工况点数值模拟分析,得出优化结论,证明优化的可靠性。