火焰筒是航空发动机燃烧室组织燃烧和释放燃烧能量的重要部件。燃烧室每一部分的设计都对航空发动机的性能产生关键性的影响,同时火焰筒要求工作环境十分苛刻,燃烧过程中形成的高温热载荷对火焰筒会产生极大的破坏。因此,火焰筒的性能决定着航空发动机整体工作性能,决定着航空发动机高效稳定及其寿命的关键。本文设计研究了一种新型火焰筒结构,设计计算了火焰筒的总体设计参数,确定了火焰筒的流量分布和冷却孔的设计。火焰筒头部采用三级径向旋流器,在前期研究基础上确立其最优结构。本次研究采用试验设计工况,旨在为后期开展试验研究以及火焰筒设计进行优化处理做前期准备工作,其设计工况为值班级单独工作时与值班级与主燃级同时工作时不同燃油量情况下,采用仿真手段结合流-热-固耦合方法,分别对火焰筒的燃烧性能与结构性能做出分析。研究表明,研究设计火焰筒与旋流器设计较为合理,能够满足航空发动机的基本工作需求。就火焰筒组织燃烧性能而言,火焰筒基本满足燃烧所需流场特性,均可以在火焰筒主燃区处形成负速度低压区域,有较好的回流特性;掺混孔及冷却孔处射流具有合理性,气流流量分配合理;随着燃油量的增加,值班级单独工作时,其火焰筒燃烧性能有变差趋势,而当值班级与主燃级同时工作时,则其整体燃烧性能较好,燃烧稳定,满足稳定燃烧的需要;火焰筒具有低污染特性;出口温度方面具有较好的分布,且当值班级与主燃级同时工作时,其随着燃油量的增加火焰筒出口特性变好趋势十分明显。火焰筒整体壁温特性较好,随着燃油量增加,高温热点区域分布较为均匀,温度梯度分布较好,高温极值出现在火焰筒出口处;火焰筒热应力、热应变与高温热载荷具有较高的一致性,说明火焰筒设计结构合理,火焰筒尾部出现热应力与热应变集中现象,需在后期设计优化处理过程中对此部分进行必要的处理。