航空发动机和重型燃气轮机是“国之重器”，是国家和上海市“高端装备创新工程”的重大工程，是战略性新兴产业。航空发动机和重型燃气轮机，同根同源，都属于燃气轮机，两者的应用平台有所不同。发展先进高性能燃气轮机及其服务技术，对我国“高端装备制造”、“航空航天”、“清洁能源”、“节能环保”、“大数据、人工智能和智慧能源”等重大项目，均有重要的促进作用。2015年5月，国务院发布《中国制造2025》，明确提出把航空发动机及燃气轮机作为“高端装备创新工程”的重大工程。2016年8月，上海市政府发布《“中国制造2025“上海行动纲要》，明确提出把商用航空发动机和F/H级重型燃气轮机作为重要发展任务。
本课题组面向国家和上海市“航空发动机及燃气轮机”两机专项重大需求，秉承学校加快加强新工科建设战略，开展学科融合创新，培育航空发动机及燃气轮机新学科增长点。积极开展产学研用，加强工程与应用技术研究，促进科技成果转化及应用，服务社会。计划通过6年左右的建设，初步建成国内知名的航空发动机及燃气轮机基础研究和先进技术应用中心，形成具有国内外重要影响的系统仿真、设计优化、运维优化和健康管理学术和创新团队。
目前在以下四个方向开展研究工作：
航空发动机及燃气轮机系统仿真与优化：
航空发动机和燃气轮机的发展有两个重要主题，一是下一代高性能发动机的型号研制，二是先进服务技术的研发。航空发动机和燃气轮机的性能优化、运维优化、健康管理和技术升级等核心服务技术，能有效提升燃机性能、降低排放、提高可靠性、降低运维成本，有着显著的经济效益和社会效益。
本研究方向紧密结合航空发动机和重型燃气轮机型号研制和运维服务技术这两个重点领域开展研究工作，建立集成的多学科仿真、设计和优化方法体系。 具体内容包括：
（1），发展和完善多学科仿真模型，建立集成的、融合高精度物理模型和工业大数据的燃气涡轮发动机多学科分析环境，构建燃气涡轮发动机多学科系统仿真体系。
（2），发展和完善复杂系统设计和优化方法，开展航空发动机和重型燃气轮机总体性能设计优化研究，提升下一代高效低排放航空发动机和燃气轮机的总体性能，加速我国下一代型号设计的迭代。
（3），开展航空发动机和重型燃气轮机运行维护优化研究，发展和完善性能优化、运维优化、状态监控和健康管理方法，提升设备性能、节能减排、增强灵活性和可靠性，优化运行和维护。
航空燃气涡轮发动机可靠性与健康监测：
本研究方向主要涉及航空发动机整机/结构故障检测、诊断与预测方法，典型结构优化与可靠性设计方法，多学科仿真与建模、模型修正与验证方法，以及智能学习算法在该领域的应用研究等。研究航空燃气涡轮发动机结构可靠性与健康监测技术，在合理设计和评估复杂结构部件和系统的可靠性、安全性、性能等具有现实意义，在研制我国高性能、高可靠性先进航空燃气涡轮发动机和先进航空发动机性能监测与维护等方面也具有重要作用，研究成果有助于丰富和发展机械可靠性理论与方法，推动机械可靠性学科发展具有重要的学术意义。
航空发动机与燃气轮机排放与污染控制：
发动机排放的污染物是发动机对环境的污染主要来自排气产物，主要污染物是CO、NOx、HC和SOX与微颗粒粉尘，燃用含铅汽油还会产生铅污染。在燃烧过程中间，通过优化流场，燃烧温度控制等物理方法或者催化、反应等化学方法都可以减少排放污染物对大气环境的影响。 课题组人员的研究基础主要由两个方向组成，1. 长期以实验为手段从事NOx、Sox等酸性气体的反应生成控制。2. 通过数值仿真技术等，以优化流场达到对反应与流场的控制。在上述方面，团队拥有多篇相关论文发表，同时开发了多个结合颗粒动力学的流体计算软件，以实现对微颗粒粉尘的排放控制。
航空发动机热端部件冷却：
本方向主要开展航空发动机燃烧室、高压涡轮等部件的冷却、及气冷结构优化设计等方面研究。采用实验和数值模拟双重手段研究航空发动机热端部件的冷却技术。通过多年积累，已掌握了国际上较先进的发动机冷却系统设计路线与相关技术。本方向承担了航空发动机领域多个研究项目，并与中国航发商用航空发动机有限责任公司等航空发动机研制企业保持着长期良好的合作关系。紧密联系工程实际需求，已为相关型号的研制提供多份技术报告和技术解决方案。
目前先进发动机的涡轮入口温度要远高于燃烧室、涡轮机叶片等热端部件材料的熔点。在维持尽可能高的燃气温度的同时,如何保障热端部件的可靠性和使用寿命已成为发动机设计中亟待解决的核心问题。在当前涡轮叶片材料承温能力和相关耐高温材料工艺已接近极限的情况下，发展气冷技术及相关理论对解决这一核心问题尤为重要。
本方向旨在采用数值计算与实验相结合的办法分析热端部件冷却结构的气热耦合传热和内部流动机理，揭示各结构布局和几何参数对传热和流阻的影响规律，并以此为基础发展热端部件高效冷却设计方法，构建热端部件参数化建模、优化设计及实验验证的集成平台，针对航空发动机型号设计需求提供理论指导、技术支撑和具体的冷效优化方案。
