近日，在中国航空教育学会2025年“工程类范例学位论文”的评选中，我院蔡常鹏博士的学位论文“燃料预冷变几何多工作模式涡轮发动机建模与控制方法研究”成功入选工程类博士范例学位论文，指导教师为张海波教授。本次入选，是学院首次斩获该学会优秀博士学位论文奖。

中国航空教育学会“工程类范例学位论文”评选，旨在推进航空科技进步与创新发展，鼓励硕士和博士生潜心开展科学研究，产出高水平学术成果，解决航空领域的关键工程问题，助力培养青年拔尖创新人才。本次评选共收到单位会员申报的48份材料（含35篇硕士学位论文、13篇博士学位论文），经过形式审查、会议评审、学会常务理事会审议表决等，最终5篇博士学位论文入围中国航空教育学会2025年“工程类博士范例学位论文”。蔡常鹏博士是本届获评的南航唯一入选者，其余获奖人培养单位均为985高校。

获奖博士学位论文介绍

 论文题目： 燃料预冷变几何多工作模式涡轮发动机建模与控制方法研究

 论文作者： 蔡常鹏

 指导教师： 张海波 教授

 学科专业： 航空宇航科学与技术

研究背景

具备水平起降、可重复使用、高超声速巡航能力的宽速域飞行器是航空航天领域新的战略制高点，能实现远程战略威慑和打击，有效突破现有空天防御体系。宽速域飞行器发展亟需高效动力支撑，发展高速涡轮发动机技术是推动可重复使用宽速域空天动力发展的基础。进气预冷与级间燃烧可改善高马赫数下涡轮发动机压缩能力与通流能力的不足，是高速涡轮发动机技术发展方向，但预冷涡轮发动机热力循环参数如何选择、如何实现与宽速域飞行器的最佳匹配工作、宽包线稳定可靠工作、模态转换控制等由工作速域拓宽带来的新的控制问题也亟待解决。

主要研究内容

论文围绕宽速域燃料预冷多模态涡轮发动机的热力循环参数选择、性能分析与动稳态控制开展了由机理建模到控制方法的系统性研究，提出了以燃烧室所需燃料为主导的氨与正癸烷双燃料当量预冷的变几何多工作模式涡轮发动机热力循环方案，发展了宽速域飞行器/燃料预冷涡轮发动机综合设计方法， 研究了正癸烷、 氨燃料、 氢燃料、RP-3 等不同预冷燃料类型对飞行器设计参数、发动机热力学性能的影响。在获得热力循环设计参数后建立了部件共同工作原理与变几何涵道调节机构非定常CFD计算相结合的多维度燃料预冷变几何涡轮发动机部件级模型。接着在部件级模型的基础上开展了基于变几何复合调节的稳态性能在线优化控制、多燃烧室协同供油自适应加速控制方法、结合切换控制规律优化的模式切换过程预测控制方法研究，提升了宽包线范围发动机任务适应性、推力响应速度、模式切换推力稳定性，为多模态涡轮基动力的动稳态性能控制提供了独具特色的解决方案，支撑了相关单位宽速域多模态涡轮基动力关键技术的预先研究。

主要创新点

(1) 提出了考虑燃料预冷影响机理的飞行器/预冷涡轮发动机一体化优化设计方法，实现了预冷涡轮发动机多目标性能综合提升。

(2)提出了基于变几何复合调节的多燃烧室协同供油自适应加速控制方法，探明了不同加速模式燃烧室协同供油策略，缓解了加速初期稳定裕度限制对加速性能的不利影响，有效缩短了加速时间。

(3)提出了结合切换控制规律优化的模式切换过程预测控制方法，实现了满足推力、流量连续条件下模式切换过程低复杂度机载自适应复合模型建模，保证了宽切换区间、发动机部件性能退化等不确定性变化情况下，模式切换过程发动机推力、流量精准控制的有效性与一致性。

                              获奖人风采

作者简介：蔡常鹏，英国正版365首页2025届博士毕业生。累计发表期刊论文25篇，其中第一作者发表SCI论文12篇(中科院1区TOP期刊8篇)，EI论文1篇，第一发明人授权发明专利6项，主持参与航空航天结构力学及控制全国重点实验室青年学生项目、江苏省研究生科创计划项目、国家自然科学基金等多项项目，入选2025年某博士后专项计划、国家资助博士后研究人员计划（B档）、首批中国科协青年人才托举工程博士生专项计划，荣获研究生国家奖学金(硕、博)、航心奖学金一等奖、第五届“航空强国中国心”教育基金创新奖、中国航空学会优秀硕士学位论文奖、江苏省优秀硕士学位论文等多项荣誉奖励。