随着现代飞行器对推进系统要求的不断提高,航空发动机循环参数越来越高。涡轮进口温度的提高导致热端部件的工作环境更加恶劣,高效冷却技术应用研究面临巨大挑战,其中之一就是对流量较小的冷却气量进行准确测量。由于发动机内部气体流动参数的变化范围大,目前气体小流量测量装置的精度和可靠性不能满足航空发动机研制的需求。因此,建立合适的流量标准装置,改进气体小流量测量方法,提高航空发动机气体小流量测量精度有着重要意义。本文针对中小型航空发动机涡轮叶片冷却气流量测量的特点,搭建了一套基于层流流动原理的高精度气体小流量校准装置,其装置不确定度为0.2%rdg。同时开展适用于涡轮叶片冷却气体小流量测量装置的设计研究,采用数值计算方法,借助Fluent软件,对不同结构尺寸的气体小流量测量装置内部流场进行了数值模拟,分析比较了芯体长度、芯体直径、芯体入口和出口锥角等关键结构参数对流量特性的影响规律。选择较优结构尺寸加工了两套小流量测量装置,通过测量沿程静压力分布与流量的关系对其进行了校准。在某涡轮叶片冷却试验中,采用该气体小流量测量装置对冷却气体流量进行测量,实验获得的燃气涡轮叶片冷效值约为0.235,略小于设计点计算结果0.258,试验结果表明测量误差在工程应用能接受的范围内。