航空发动机的高压涡轮叶尖间隙对发动机工作效率和安全性具有重要影响。无论发动机稳定工作还是变工况工作,叶尖间隙的研究都十分必要,对航空发动机的安全性及可靠性都有重大意义。本文根据高压涡轮间隙的形成特点,利用Solidworks软件建立涡轮叶片、涡轮盘,机匣实体三维模型,并将其导入ANSYS Workbench中进行数值分析。采用热固耦合有限元分析方法,在保持最大起飞功率条件下进行了稳态分析。结果表明:叶片和涡轮盘在保持最大起飞功率稳态情况下时,涡轮叶片和涡轮盘径向伸长受温度载荷的影响比受离心载荷的影响大;机匣受热影响主要集中在机匣中段,通过冷却系统对这部分区域进行冲击换热来减小热应力和热变形是非常有必要的;在温度载荷的作用下,机匣最大径向伸长部位在后安装边缘位置,利用加强肋可以有效的减少机匣与衬环挂钩处的径向伸长。在稳态分析的基础上,对某型航空发动机QAR(数据快速存取记录器)采集的数据进行瞬态下高压涡轮间隙计算,同时分别对叶片、轮盘和机匣的变形进行数据分析,进而得出高压涡轮间隙的瞬态变化规律。在计算中考虑了材料形变、温度和离心载荷的非线性,复杂的温度边界条件。分析结果表明:在飞机地面慢车阶段离心载荷产生的变形占主要因素,这是因为涡轮盘热容大,需要一定的温度响应时间;叶片变形速度快于轮盘,原因在于叶片质量较小,换热充分的叶片热响应速度快于轮盘;机匣径向热变形在爬升后期趋于稳定,其原因是在加速爬升过程中高温燃气温度逐渐增加;高压涡轮间隙最小值出现在起飞阶段末期转至爬升阶段的初期,这一过程中,转速会瞬间变快,从而导致转子离心伸长量很大,尽管涡轮内温度也会随之上升,但机匣的热变形速率慢于转子离心形变速率。最后本文对比分析了有HPTACC和无HPTACC的间隙变化规律,结果表明ACC可以防止发动机慢车和起飞时叶片与机匣刮擦。本文计算分析出高压涡轮间隙的瞬态变化规律,为下一步高压涡轮主动间隙控制进行可靠性优化设计奠定了基础。