变循环发动机作为下一代先进战斗机的动力构型,有许多常规发动机无法比拟的性能优势,但与此同时也带来控制变量多、控制机构复杂、控制难度大等问题。本文针对一种双外涵变循环发动机,开展基于模型的控制计划设计方法研究,主要工作如下:采用变比热法建立了变循环发动机非线性部件级数学模型,开展了变循环发动机单涵及双涵两种工作模式下的稳态及动态性能仿真验证;针对变循环发动机部件级模型迭代收敛性差、计算实时性不高等问题,提出了带动态阻尼系数的修正牛顿迭代法,仿真结果表明:改进后的迭代算法相比传统的牛顿迭代算法,计算耗时下降38%以上,提高了模型的计算实时性。研究了双外涵变循环发动机慢车及以上状态的控制计划,包括稳态燃油流量控制计划、尾喷口面积控制计划、前/后可调涵道引射器控制计划以及超限保护控制计划,为后续进一步深入研究基于模型的变循环发动机控制规律正向设计方法奠定了基础。提出了基于模型的变循环发动机模式切换开环控制规律正向设计方法,开发了变循环发动机模式切换控制规律设计模型,在地面点与高空点分别进行了变循环发动机模式切换开环控制规律的正向设计,并在Matlab/Simulink平台上开展了控制规律仿真验证;分析了变循环发动机模式切换控制规律设计时需要考虑的主要因素,通过大量的模式切换仿真给出了模式切换控制规律设计的建议。结合国内外航空发动机控制规律设计经验,设计了主燃油流量-发动机压力比、尾喷口面积-低压转速双回路闭环模式切换控制规律,仿真结果表明:所设计的变循环发动机双回路闭环控制规律能够保证变循环发动机快速、平稳切换,推力波动在1.5%左右。针对单、双外涵模式切换过程中推力波动问题,研究了基于机载模型的推力闭环控制模式切换方法,设计了主燃油流量-推力、尾喷口面积-低压转速双回路闭环模式切换控制方案,开展了单、双外涵切换的推力闭环模式切换仿真,仿真结果表明:切换过程推力波动量仅0.12%,实现了推力恒定的模式切换控制。基于模式切换控制规律设计模型的思想,提出了一种面向双涵模式加速过程的前可调涵道引射器控制规律设计方法,并进行了加速过程控制仿真,结果表明所设计的双涵模式加速控制规律能够有效抑制副外涵流量的激增现象,验证了设计方法的有效性。