冲压空气涡轮是飞机应急动力装置的一种,其将飞机飞行中来流的动能转化成转子的机械能,通常作为飞机的附加动力使用。为了设计出一个比较完善冲压空气涡轮并保证其在服役期的稳定性和可靠性,需要在精确测绘某型冲压空气涡轮的基础上对其进行结构和设计方法研究,并进行强度、振动及疲劳寿命的研究。本文先对某型涡轮样机进行总体结构分析,了解随动涡轮装置的总体结构特性和总体结构方案。然后在精确测绘样机涡轮几何参数的基础上对其结构、材料、加工制造工艺等进行分析。此后,采用ANSYS软件建立涡轮典型零部件——叶片、涡轮盘、整体叶盘的有限元模型并计算他们在离心载荷下的应力分布,论文还对涡轮榫头/榫槽进行了接触应力分析,结果表明某型涡轮的静强度均满足设计要求。根据以上的分析计算结果和材料的疲劳特性,分别选用S—N曲线法和莫罗公式法计算了涡轮转子关键零部件的疲劳寿命,得到涡轮的各零部件的疲劳寿命在许可的范围里。最后,采用ANSYS软件对涡轮叶片、轴、盘片以及盘片轴分别进行振动特性分析,对涡轮转子系统进行临界转速分析以及对涡轮整机进行谐响应分析。分析结果表明就振动而言该型涡轮的设计是完全合理的。本文的研究结果对进一步开展该型冲压空气涡轮的相关试验研究和改进、改型设计具有一定的参考价值。