航空发动机振动和转子动力学问题复杂,仅仅依靠理论计算已不能满足工程要求。因此,研制能反映航空发动机振动特性和转子动力学特性的模拟整机,设计转子动力学试验平台具有重要意义。另外,发动机加工、装配过程中会存在误差,可能导致转子工作过程中发生不平衡、不对中和碰摩等故障,导致发动机振动过大,不能正常运行,所以分析转子振动信号特征,对于分析故障类型从而消除故障,保证转子正常运行有重要意义。本文首先开展了用于转子动力学试验的万转级模拟整机动力学试验台设计,给出了主要设计参数,通过有限元方法分析了相关结构的强度。其次设计了包含静子件和转子件的燃气发生器转子模拟整机,采用有限元方法和斯贝MK202发动机应力标准（EGD-3）分析了主要结构件的强度,采用有限元方法计算了支承刚度并进一步计算了燃气发生器转子的临界转速。最后基于双盘转子模型和燃气发生器转子研究了不平衡、不对中和碰摩等典型故障对系统动力学特性的影响,采用Newmark-β法求解系统动力学响应,分析了转速等参数对系统动力学特性的影响。本文主要内容包括:1、开展了万转级模拟整机动力学试验台设计。根据试验需要制定了整机方案和主要技术参数,最高设计转速为47000rpm。试验台主要包括舱体、动力系统、液压系统和真空系统。开展了含静子件和转子件的燃气发生器转子模拟整机设计,分析了机匣强度并采用斯贝MK202发动机应力标准（EGD-3）,利用ANSYS分析了转子件主要结构件的强度,采用有限元方法计算了弹性支承刚度和机匣支承刚度,并利用Samcef计算了燃气发生器转子的临界转速,前三阶临界转速分别为9146rpm、25685rpm、106854rpm。2、建立了含耦合故障的双盘转子模型,采用Newmark-β法求解系统动力学响应,研究不平衡、不对中和碰摩等典型故障对系统动力学特性的影响。结果表明:含不对中故障的转子系统的轴心轨迹呈现“水滴”形和“香蕉”形,频率成分以转频和2倍频为主;含碰摩故障的转子系统的频谱图中出现转频、分频和倍频成分,且碰摩严重时部分分频和倍频幅值大于转频幅值;含不对中-碰摩耦合故障的转子系统在一定不对中角度下,系统故障以不对中故障为主,另外,在一定转速下,不对中角度较小时,系统故障以碰摩故障为主,频率成分为转频和倍频,不对中角度较大时,系统故障以不对中故障为主,频率成分以转频和2倍频为主。3、建立了含典型故障的燃气发生器转子系统动力学方程,研究含不平衡、不对中和碰摩等典型故障的系统动力学特性,采用Newmark-β法求解系统动力学响应,研究了转速和不对中角度对系统动力学响应的影响。结果表明:含不对中故障的转子系统的频谱图中以转频和2倍频为主;含碰摩故障的转子系统的频谱图中出现转频和倍频成分;含不对中-碰摩耦合故障的转子系统频谱中出现转频和倍频成分,同时倍频成分尤其是偶次倍频成分显著增加。本文完成了万转级模拟整机动力学试验台结构设计,完成了燃气发生器转子模拟整机设计及其动力学特性计算,开展了双盘转子系统不对中、碰摩单一故障及耦合故障研究,并将分析方法应用于燃气发生器转子,研究成果对于转子试验台和模拟转子设计、分析故障类型、保证转子正常运行具有重要的参考意义。