高压转子系统是航空发动机的关键设备，其动力学性能不仅直接影响到发动机安全运行，还限制发动机潜力的发挥，动力学性能分析历来是系统设计理论基础的重要组成部分。然而，航空发动机高压转子系统的工作环境非常恶劣，承受热应力、气流激振力、压力、高速旋转离心力等多种耦合作用力。其中，高压转子系统温度的变化非常明显，特别是在发动机启动和停车过程中，高压转子表现出明显的温度分布不均匀性以及瞬态变化，导致高压转子产生了一定程度的热应力和热变形，这将对发动机高压转子的动力学性能产生较大的影响。目前，国内外学者广泛采用单一物理场动力学模型研究转子系统动力学特性，忽略了温度变化对转子系统振动的影响，其研究结果不能有针对性的解释实际存在的振动故障。因此，采用单一物理场转子动力学研究航空发动机转子系统的动力学特性是不全面的，也是不准确的。本论文针对以上问题开展了航空发动机高压转子系统复杂热振动行为研究，研究内容和成果如下:　　首先，基于有限元Galerkin方法原理，对于热传导方程进行了推导，分析了高压转子典型工况瞬态启动和停车过程的二维瞬态温度分布。建立了航空发动机高压转子停车后自然对流换热的流-热耦合数学模型，并对控制方程的离散化和求解方法进行了详细论述。以高压转子最后停车时刻温度分布作为初始温度边界条件，研究了具有复杂腔体结构的高压转子停车后自然对流条件下的流场和温度场。计算结果为后序章节高压转子热振动研究提供了必要的温度场条件。　　其次，建立了包含陀螺效应的三维实体单元高压转子动力学有限单元模型，对包含陀螺效应20结点三维等参单元建模和求解方法进行了阐述。研究了多种工况的温度分布、转子材料参数以及热应力和弹性模量耦合变化对高压转子系统振型和临界转速的影响，找出了影响其热振动特性的敏感参数。研究表明，启动和自然对流不同停车时刻温度场对高压转子阶临界转速产生了较大影响，当停车时间达到60 min时，高压转子的第1阶临界转速降低了22.3％。　　第三，推导了非对称复杂转子—轴承系统的不同单元有限元运动方程和整体运动方程，对于高压转子系统温度变化产生的热应力，作为附加外力处理。采用有限元法研究了不同工况下高压转子的稳态不平衡响应、热弯曲响应以及不平衡和热弯曲耦合响应，讨论了不同工况启停温度场对高压转子热振动响应的影响。研究发现，在停车时间为30～60min内的耦合响应中，热弯曲响应在耦合响应中占主导地位;在高压转子启动过程中的耦合响应中，不平衡响应在耦合响应中占主导地位。　　第四，针对某型航空发动机高压转子不同工况的瞬态温度变化较大的特性，建立了慢车转速、最大工作状态转速和自然对流条件下不同停车时刻瞬态热启动过程的热-动力学耦合瞬态有限元模型。研究了不同工况瞬态温度场、不平衡量分布、启动加速度等因素对瞬态热-动力学耦合响应的影响，并和某研究所现场实测数据进行了对比。结果表明，当高于转子的停车时间位于35～85 min时，其最大振速超过了规定值80 mm/s，因此，热启动时应当尽量避开这一时间段，或者在这一时间段冷运转后再启动，减小热弯曲对瞬态热振动的影响。　　第五，建立了高压转子-机匣三维弹塑性非线性接触有限元模型，计算了高压转子机匣和轮盘的非线性碰摩刚度和碰摩力。计算中考虑了材料参数、轮盘转速、轮盘和机匣温度、摩擦因数等对非线性碰摩刚度的影响，从而获得了更加全面、更加符合工程实际的非线性碰摩力模型。在此基础上，考虑了转子温度分布对高压转子碰摩响应的影响，研究了不同工况温度场对热弯曲碰摩耦合响应的影响，并和不考虑热弯曲碰摩响应进行了对比。研究表明，启停车温度场对高压转子的碰摩响产生了较大的影响。　　最后，采用三维有限单元法，计算了高压转子转静子碰摩过程中的摩擦生热温度场，以转子温度场分布为基础计算了模拟摩擦热弯曲的等效热弯矩，并研究了摩擦热弯曲响应和摩擦热碰摩响应。在此基础上，针对航空发动机高压转子系统中不同工况的不平衡力、热弯曲、摩擦热冲击和碰摩力多种耦合故障进行了研究。研究表明，多种故障耦合响应对高压转子系统的破坏作用明显增强。