桨扇发动机的高推进效率让其具有降低油耗和排放的潜力,未来民航的广阔市场和越来越高的环保要求使其拥有较好的发展前景。然而,这种新型发动机在结构设计、控制策略、与飞机一体化等方面仍有诸多挑战。对桨扇发动机的建模和控制的研究有利于桨扇发动机的结构最优设计和发动机-飞机一体化控制方案的确定,从而充分挖掘桨扇发动机的潜力。本文建立了一种三轴拉力式对转桨扇发动机的仿真模型,将发动机看成桨扇和涡轴发动机匹配的结构。桨扇建模基于相似原理,从单排桨扇的气动性能入手,考虑了桨扇轮毂的影响以及前后排对转桨扇的相互影响和空气流道的收缩,模型与实验数据的误差在2%以内。由于桨扇发动机推力主要由桨扇产生,其控制方案和涡扇发动机有所不同。性能寻优控制在不同飞行条件下输出优化了的控制指令,可提升发动机的性能。分析了控制结构后,本文提出了桨扇发动机的控制方案。控制方案在飞行包线内性能良好,仿真结果显示功率涡轮转速的超调量不超过2%、调节时间不超过0.9s。基于该方案,本文提出了性能寻优控制模式下的控制方案,并采用了一种修正了搜索步长和遗弃率的修正布谷鸟搜索算法。相比扭矩补偿模式,该方案可降低2%的油耗。该方案的性能比标准布谷鸟搜索算法和遗传算法更好。本文评估了桨扇发动机的性能。结果表明,桨距角对发动机的性能影响很大。桨扇和进气道的耦合作用对发动机性能影响很小,可以忽略。桨扇轴距半径比对发动机性能有一定影响,可设置在0.4-0.6以内。随着前后排桨扇桨叶数目的增加,发动机的总推力和燃油单位消耗率SFC会增加、桨扇的总体效率会降低。此外本文还提供了桨扇发动机的高度和速度特性。