学科专业评审组:动力电气组
项目名称:航空发动机涡轮叶片超强冷却结构流热协同设计技术与应用
提名单位: 陕西省航空学会
提名等级:一等奖
提名单位意见: 该项目面向新一代航空发动机极高燃气温度服役条件,聚焦高温涡轮叶片先进冷却技术中的关键技术需求“复杂流构环境下冷却特性评估准”和“超限高温环境下冷却结构承温高”,在国家重大专项基础研究项目、国家自然科学基金面上项目、航空发动机型号攻关项目等支持下:建立了适用于大曲率多孔壁三维导热精准计算的热阻网络方法,发明了叶片前缘凹槽-缝型孔结构强化冷却设计技术;建立了可准确表征气膜掺混传质特征的新型湍流模型,发明了叶片尾缘扰流半劈缝结构强化冷却设计技术;建立了小样本约束下融合物理先验的气膜冷却预测方法,发明了叶片中弦区域肋-孔耦合稳健冷却设计技术。该项目发明的创新性结构设计方法显著提升了涡轮叶片的承温能力与服役寿命,为我国新一代航空发动机自主研制及成功装备提供了重要技术支撑。 项目技术难度大,创新性强,具有完全自主知识产权,经成果鉴定评价项目总体技术达到国际先进水平,其中前缘凹槽-缝型孔结构和尾缘扰流半劈缝结构的强化冷却设计技术达到国际领先。项目获授权发明专利36项、发布行业标准2项、登记软件著作权9项,发表SCI/EI期刊论文110余篇,获中国航空学会优秀博士论文奖。相关研究成果支撑了包括歼35A发动机及CJ2000AX型号在内的6个重点型号研发,具有重要的社会经济效益与装备应用价值。 成果材料完整规范,无知识产权纠纷,人员排序无争议,符合2026年度陕西省技术发明奖提名条件。
客观评价:

应用情况和效益:

主要知识产权目录:

主要完成人:
  1. 姓名:刘存良
    排名:1
    行政职务:院长
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目技术创造性贡献:在发明点1中,建立了多孔曲壁三维导热精准计算的热阻网络法,提出了前缘缝型孔最佳角度设计准则;在发明点2中,提出了包含掺混传质特征参数的新型湍流模型;在发明点3中,形成了引流肋-异形孔耦合高效冷却设计方法,提出了考虑喷涂堵孔影响的定参扩孔设计准则。是所列主要知识产权1、5、6、7的第一发明人,主要知识产权10的第二完成人,主要知识产权8-9的第三发明人,主要知识产权2-3的共同发明人。
  2. 姓名:叶林
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目技术创造性贡献:在发明点1中,形成了前缘凹槽-缝型孔喷淋冷却结构设计方法;在发明点2中,发明了基于传热强化的尾缘扰流半劈缝冷却新构型,建立了尾缘扰流半劈缝冷却结构设计准则;在发明点3中,构建了融合数据-模型物理信息的气膜冷效预测方法。是所列主要知识产权2-3和8-10的第一发明人/完成人,主要知识产权6-7的第二发明人,主要知识产权5的第三发明人。
  3. 姓名:王钦钦
    排名:3
    行政职务:部长
    技术职称:高级工程师
    工作单位:中国航发四川燃气涡轮研究院
    完成项目时所在单位:中国航发四川燃气涡轮研究院
    对本项目技术创造性贡献:在发明点1中,合作总结了前缘凹槽喷淋冷却结构设计方法,提出了前缘缝型孔最佳角度设计准则。是所列主要知识产权4的第三发明人,主要知识产权10的共同完成人。
  4. 姓名:罗华玲
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:研究员
    工作单位:中国航发商用航空发动机有限责任公司
    完成项目时所在单位:中国航发商用航空发动机有限责任公司
    对本项目技术创造性贡献:在发明点3中,合作构建了融合数据-模型物理信息的气膜冷效预测方法,总结了引流肋-异形孔耦合高效冷却设计方法。是所列主要知识产权10的共同完成人。
  5. 姓名:李冰然
    排名:5
    行政职务:无
    技术职称:助理研究员
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目技术创造性贡献:在发明点1中,合作建立了多孔曲壁三维导热精准计算的热阻网络法,提出了前缘缝型孔最佳角度设计准则。是所列主要知识产权1的第二发明人,主要知识产权2、10的共同发明人/完成人。
  6. 姓名:王新羽
    排名:6
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目技术创造性贡献:在发明点2中,合作建立了尾缘扰流半劈缝冷却结构设计准则;在发明点3中,总结了考虑喷涂堵孔影响的定参扩孔设计准则。是所列主要知识产权3的第二发明人,主要知识产权2的第三发明人。
主要完成单位情况:
  1. 单位名称:西北工业大学
    单位贡献:西北工业大学作为本项目的牵头单位,针对高温涡轮叶片前缘/尾缘/中弦三大核心区域先进冷却技术中的关键技术需求,开展了系统性的基础与应用创新研究。整合了优质资源,组建了航空发动机先进冷却技术研究团队,开展了高温涡轮叶片超强冷却结构流热协同设计技术与应用研究,持续推动我国航空动力热防护能力的自主突破。团队依托国家重大专项基础研究项目、国家自然科学基金面上项目、航空发动机型号攻关项目等科研任务,攻克多项关键技术难题,突破传统冷却设计局限,填补了国内在高温涡轮叶片冷却技术方面的空白,为我国新一代航空发动机自主研制及成功装备提供了重要技术支撑。在前缘冷却方面,发明了叶片前缘凹槽-缝型孔结构强化冷却设计技术;在尾缘冷却方面,发明了叶片尾缘扰流半劈缝结构强化冷却设计技术;在中弦冷却方面,发明了叶片中弦区域肋-孔耦合稳健冷却设计技术。在项目实施过程中,西北工业大学提供了全方位的支持,为项目科技发明点和对应知识产权及论著的提出与完成作出了重要贡献。另外,在科研经费资助与管理、项目验收、人力资源配置和后勤保障等方面提供了有利条件,确保了项目的顺利进行和创新成果的有效转化。

  2. 单位名称:中国航发四川燃气涡轮研究院
    单位贡献:中国航发四川燃气涡轮研究院作为合作完成单位,紧密围绕我国主力型号航空发动机的研制需求,通过设立外委课题等方式,为项目研究提供了明确的需求输入和经费保障,实现了基础创新与工程应用的精准对接。项目主要完成人王钦钦协同牵头单位,承担了国家重大基础研究项目、新一代发动机技术研究项目等国家级科研任务,聚焦高温涡轮叶片超强冷却结构设计与性能评估工作。中国航发四川燃气涡轮研究院依托具备工程代表性和先进测试能力的涡轮叶片冷效试验器,为项目关键技术的考核与评估提供了重要保障。基于该平台,完成了涡轮叶片前缘/尾缘冷却结构的模化综合冷却效率测试以及发动机运行状态下的壁温测量实验,系统验证了项目提出的叶片前缘凹槽-缝型孔冷却结构、尾缘扰流半劈缝结构的冷却性能与结构可行性,充分证明了相关技术在实际工况下的工程可行性与先进性。通过与西北工业大学的紧密协同,中国航发四川燃气涡轮研究院以“课题委托、联合验证”的模式,为项目提供了从需求牵引、研究资助到工程验证的全链条支撑,实现了科研创新与工程应用的深度融合,为新一代航空发动机热防护系统设计提供了宝贵的试验数据与评价依据,有力推动了成果在航空动力工程领域的转化与推广应用。

  3. 单位名称:中国航发商用航空发动机有限责任公司
    单位贡献:中国航发商用航空发动机有限责任公司作为合作完成单位,紧密围绕国产大涵道比商用航空发动机高可靠性及低冷却空气消耗的研制需求,为项目研究提供了明确的工程需求牵引,实现了基础创新与民机研制指标的精准对接。项目主要完成人罗华玲协同牵头单位,承担了新一代发动机技术研究项目等国家级科研任务,开展了高温涡轮叶片新型冷却结构冷却性能评估研究,将项目发明的冷却设计方法与准则纳入新型涡轮冷却设计中,有力支撑了新一代高压涡轮叶片的设计与优化,支撑了面向宽工况、长航时要求的涡轮叶片方案设计。通过与西北工业大学的紧密协同,中国航发商用航空发动机有限责任公司以“民机需求牵引、基础研究嵌入、试验考核驱动”的协作模式,为项目提供了从需求定义到应用评价的全面支持,实现了科研创新与工程实践的深度融合,为国产商用航空发动机先进热防护系统的自主研制提供了宝贵的试验数据与技术依据,有力推动了成果在民用航空动力领域的工程转化与应用。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处