航空发动机及其控制系统仿真是航空动力装置开展“预测设计”的重要工具；同时，在现阶段，我国航空发动机的研制仍然主要依靠“试验设计”来完成。本文结合涡轴发动机研制中性能及控制规律设计的相关问题开展研究，以发动机仿真模型为工具，以发动机调试试验为手段，解决发动机型号研制中的若干关键技术，在发动机建模、发动机方案设计、控制规律设计、核心机调试、整机调整试验以及容错控制试验验证等方面开展研究。　　 建立了涡轴发动机部件级的稳态性能模型、动态模型和控制系统模型。在稳态模型中，建立了叶尖间隙变化、导叶面积调整、性能寻优等工程应用模块，对粒子分离器总压损失的模拟进行了完善。稳态性能模型为开展发动机方案设计和部件匹配分析奠定了基础，动态模型为开展控制规律设计提供了仿真工具。　　 对某型涡轴发动机核心机进行了调试。通过仿真手段指导调整核心机的部件匹配关系，排除调试试验中发生的故障；对涡轴发动机核心机的指标确定方法进行研究，定义了涡轴发动机核心机“等效功”，建议将其纳入现有的核心机考核指标中，进一步分析了将“核心机特性图”作为全面评估核心机性能指标的可行性，并计算了核心机的特性图。　　 开展某型涡轴发动机总体性能方案设计与特性计算。研究了在已有核心机基础上提高功率的方案，对最佳循环功分配、粒子分离器引气方式以及温度裕度进行了分析，通过性能寻优确定了设计点热力循环参数；对涡轴发动机的状态定义进行研究，提出并采用“线性比例裕度法”完成了某发动机的状态定义，在此基础上开展发动机的特性计算。　　 研究了涡轴发动机调试试验的若干关键技术，包括新机磨合试验、多个部件性能调整验证、逼喘等试验，利用数学模型对发动机试验结果开展部件性能评估；对涡轴发动机试验参数的换算问题，论证了传统相似换算公式在涡轴发动机上存在过大的误差，利用仿真手段探索更科学的涡轴发动机参数换算（修正）方法，为制定涡轴发动机的试验性能修正标准和出厂验收考核规范奠定基础。　　 通过仿真确定了发动机的控制规律，针对试验中发生的导叶控制动态误差过大问题，提出了导叶控制的改进算法，并研究了参数限制对发动机过渡态性能的影响；针对涡轴发动机特有的直升机自转下滑状态开展了仿真研究，提出了发动机在自转下滑状态过程中的控制规律。分析了某型涡轴发动机FADEC 及传感器的故障模式与容错控制对策，制定了台架条件下的故障模拟方法，并设计专门的试验进行容错控制规律的可行性验证。