对于高负荷轴流压气机,各级叶片出口与进口逆压力差很大,静子叶根处泄漏损失很大,本文提出一种叶片式封严装置,希望通过采用叶片式封严取代常规的篦齿封严,实现抑制甚至消除转静部件之间的泄漏。为此,本文首先设计一高负荷压气机级,通过此压气机级静子容腔中分别加入篦齿封严和叶片式封严进行对比分析,并对封严叶片设计方法进行研究。对于高负荷轴流压气机第一级转静子设计,本文采用传统S1/S2两类流面结合优化方法进行设计。对本文高负荷轴流压气机第一级转静子进行S2通流设计,并通过修改子午面流道研究其对叶型气动性能的影响。得出:转子通道收缩越大,整个叶高区域损失越小,效率和压比越大,出口绝对气流角越小,有利于静子设计;静子通道收缩越大,叶中区域扩散因子越小。以S2流面通流设计为基础,对各叶高回转面叶型进行初始设计,并积叠成三维叶片,通过比较回转面流动与相同叶高三维叶片S1流面流动情况,校验回转面计算与三维计算流场的吻合性。利用实验室自动优化设计软件,将回转面优化设计与准三维叶片设计方法相结合,对初始设计的回转面叶型进行气动优化设计。利用实验室叶片气动优化设计平台,对上述积叠的三维叶片进行包括子午面通道、积叠线弯、掠以及安装角在内的多变量三维优化设计。设计目标流量6.295kg/s,设计目标总压比2.092。优化得到流量和总压比接近设计目标,等熵效率为90%,失速裕度为14.2%的转子叶片。通过对比级环境下静子流场计算和单独静子流场计算结果,得出单静子计算可以模拟级环境下静子流场,并对单静子进行三维优化设计,得到等熵效率85.1%,失速裕度11.5%的级。本文提出叶片式封严技术,用于减少发动机泄漏损失、增大发动机推力、降低发动机耗油率、提高发动机效率。叶片式封严是基于带箍环叶片的基础上,在静子容腔中轮毂一侧安装一圈静子封严叶片,静子封严叶片叶尖与静子内环之间留有间隙避免转静碰擦,封严叶片根据压气机工作原理设计,叶片随轮毂转动产生逆泄漏流方向的作用力,从而减少甚至消除转静配合处的间隙泄漏。采用全三维数值模拟方法,研究了上述设计的级静子箍环容腔中分别加入篦齿封严和叶片式封严对压气机性能的影响。并通过修改封严叶片稠度、弦长、叶高以及子午面对封严叶片进行气动影响研究。结果表明:1)静子容腔内安装叶片式封严比篦齿封严对压气机性能的提升效果更佳;2)对于封严叶片,稠度为2.0,气流转角为25°,安装角为70°最优。