目前航空发动机进口支板的防冰结构普遍采用由压气机引高温气体到支板内部进行加热防冰。由于进口支板需要起到导流叶片的作用,其前缘半径小且壁厚,导致内部热气冲击换热量到达前缘外表面的热输导能力不足,支板前缘易结冰。为提高支板前缘防冰能力,本文提出了将相变换热方法应用到进口支板防冰结构的方案,并系统开展了相变支板的结构设计、传热性能分析和防冰效果工程验证研究。主要内容包括:支板传统热气防冰结构传热特性数值模拟研究、丙酮工质吸液芯表面沸腾换热特性可视化实验研究、铝基丙酮工质蒸汽腔传热性能实验研究、相变支板结构设计及传热性能实验研究和相变支板防冰效果工程验证。进口支板热气防冰结构传热特性数值模拟研究方面:采用单相流固耦合数值模拟技术,开展了航空发动机典型进口支板热气防冰结构支板温度场性能仿真分析,通过不同引气工况参数下支板温度场特性的对比分析,揭示了支板前缘防冰能力不足的原因,为后续相变腔室支板防冰结构设计确定了外形结构和热气引气流量及温度参数范围。丙酮工质吸液芯表面沸腾换热特性可视化实验研究方面:建立了真空腔为120×100×30 mm的丙酮工质在铝粉颗粒烧结的吸液芯表面沸腾换热特性的可视化实验系统,开展了不同加热方式（热源面积/热源数量/热源分布/热源功率等）和充液率的可视化实验研究,揭示了热源特性和充液率等对丙酮相变过程、空腔内两相流态演变、沸腾曲线和整体热阻的影响规律。实验结果表明:丙酮工质在真空腔内部会呈现雾状两相流态,吸液芯表面相变呈现蒸发、核化沸腾、局部烧干等现象;丙酮在较小的加热功率下即会发生相变传热,且整体系统呈现较高的传热特性;固定热源条件下加热功率对可视化实验段热阻影响较小,而加热热源的分布特性对可视化实验段热阻具有一定的影响,充液率对丙酮在真空腔内部相变流态及热阻影响最大;丙酮仅发生蒸发时,沸腾曲线呈线性关系,丙酮发生蒸发,且腔内呈现雾状流态时,沸腾曲线呈二次函数关系,达到核化沸腾后,沸腾曲线呈线性关系,且沸腾传热系数提高。铝基丙酮工质蒸汽腔传热性能实验研究方面:搭建了铝基丙酮工质蒸汽腔传热性能实验系统,制备了一系列120×100×2 mm的铝基丙酮工质蒸汽腔,开展了不同热源和充液率条件对蒸汽腔整体传热性能影响的实验研究,并基于神经网络算法提出了预测铝基丙酮工质蒸汽腔整体传热热阻方法,同时建立了基于外表面温度场反演蒸汽腔室内壁面相变换热强度的分析方法。结果表明:不论热源如何分布,蒸汽腔冷端表面相变速率相对较大位置都集中在热源所对应位置;不同热源分布和充液率对蒸汽腔整体热阻均会产生影响,采用LM（Levenberg Marquardt）神经网络算法建立的铝基丙酮工质蒸汽腔整体传热热阻预测模型均方根误差在10-2以下。相变速率反演分析方法和整体热阻预测模型为相变支板设计提供了理论支撑。相变支板结构设计及传热性能实验研究方面:采用某航空发动机热气防冰支板结构的外形参数,基于铝基/丙酮相变工质的蒸汽腔室传热机理,设计了相变支板内部支撑柱、吸液芯和加热端结构参数;制备了不同充液率的热气和电加热两种加热方式的相变支板试验件;搭建了相变支板传热性能测试实验台,开展了不同充液率和热源条件对相变支板传热性能影响的实验研究。结果表明:两种加热方式的相变支板内部均发生了相变传热,与传统进口支板热气防冰结构相比,热气加热方式的相变支板前缘温度有所提高;获得了不同加热方式下相变支板表面的相变速率分布规律和相变支板整体热阻特性;电加热方式和热气加热方式的支板最佳充液率均为84%;电加热最佳加热方式为加热片均匀地分布在热端,且当固定充液率时支板热阻受加热功率影响较小;热气加热方式随着热气流量增加,支板热阻逐渐降低,但充液率对热阻的影响程度高于热气温度及流量参数。相变支板防冰效果工程验证方面:在中航沈阳发动机研究所A617冰风洞内开展了电加热方式和热气加热方式相变支板的防冰效果工程验证试验。试验结果表明:在冷气速度45 m/s,温度-11.3℃,含水量2 g/m~3,水滴平均直径20μm的典型的结冰工况条件下,相变支板表面不发生结冰现象的条件分别是电加热功率480W以上或热气流量7.1 g/s以上;热气加热相变支板仍存在着沿热气流动方向,防冰效果逐渐减弱的趋势,即支板底部前缘最开始出现结冰现象。本文在铝基/丙酮工质蒸汽腔相变传热机理研究基础上,实现了航空发动机相变进口支板结构的方案设计,样件制备,传热性能测试和防冰效果工程验证等研究,为相变换热在航空发动机中进一步推广应用提供了坚实的理论和技术基础。