先进航空发动机的双转子系统（即低压-高压转子系统或内、外双转子系统）是航空发动机的核心部件,具有复杂的结构形式,在高速、高压、高载和高温等恶劣条件下工作,容易出现多种形式的故障,特别是振动故障问题尤为突出。转子系统的振动故障问题直接影响到发动机的服役性能和结构安全性,对航空发动机双转子系统振动特性的研究,特别是振动故障的深入研究是目前工程中面临的重要任务和迫切需求。由于航空发动机双转子系统振动特性复杂、振动故障形式多样,尤其是不平衡、不对中和碰摩等典型故障的振动机理与行为复杂,理论研究难度较大。现有的双转子系统动力学模型未能对航空发动机双转子系统的振动特性进行精确分析。因此,针对航空发动机双转子系统的振动特性和典型振动故障问题开展研究,深入分析带有典型故障的双转子系统振动特征及影响因素,具有重要的理论价值和工程参考意义。本文建立了双转子系统解析动力学模型及刚柔耦合仿真模型,研制了与航空发动机转子结构相似和动力学相似的双转子系统模拟试验台,采用解析建模、多体动力学仿真与试验测试相结合的方法,开展了航空发动机双转子系统耦合振动及传递规律的研究,并分析了影响振动的主要因素及影响方式。取得的主要研究结果如下所述。针对以双转子系统为代表的航空发动机转子系统动力学及振动特性理论分析需求,在考虑多支点、内外转子结构耦合的基础上,采用能量法建立了具有4个集中质量盘（低压压气机、低压涡轮、高压压气机、高压涡轮）和5个不同刚度特性支点、柔性低压涡轮转轴的双转子系统解析动力学模型。基于建立的解析模型,对双转子系统的固有特性进行了分析研究,并与有限元结果及多体动力学仿真结果进行了对比,验证了所提出的双转子系统解析模型的有效性及准确性,实现了航空发动机双转子系统的准确建模,为后续双转子系统振动特性分析奠定了基础。在双转子系统解析动力学模型的基础上,引入不平衡激励,研究了双转子系统不平衡振动在内外转子之间的耦合及传递规律,并分析了不平衡矢量、中介轴承刚度等对振动响应的影响,同时采用多体动力学仿真方法进行了验证。结果表明,双转子系统振动幅度随不平衡量变化呈线性变化;中介轴承的刚度直接影响双转子系统不平衡振动传递;多盘多面随机不平衡矢量分布下的双转子系统振动响应具有稳定和有界的特点。针对航空发动机双转子系统的典型故障,在解析模型的基础上,分别建立了考虑支点不对中和叶片-机匣碰摩故障的双转子系统动力学模型。研究了存在不对中故障及碰摩故障时内、外转子间的耦合振动及其传递规律,分析了影响振动的主要因素以及两种故障对不平衡振动在高、低压转子之间的传递规律的影响,最后结合多体动力学方法对结果进行了验证。基于所研制的具有与航空发动机结构相似和动力学相似的双转子系统模拟试验台,开展了双转子系统固有特性和典型故障下的振动响应测试试验研究。测试结果表明,双转子系统的不平衡振动在转子间存在耦合、振动幅值与不平衡量大小呈线性关系的结论与理论分析结果的规律具有一致性;低压涡轮转子后支点不对中引起的双转子系统二倍频（2NI）响应、碰摩故障引起的双转子系统复杂频率的振动响应行为等故障测试结果与理论分析结果的规律具有一致性。本文所建立的考虑高压转轴和风扇轴刚性及低压涡轮轴柔性的刚柔耦合双转子系统动力学模型和仿真模型,能够模拟真实航空发动机双转子系统的典型故障。实现了对航空发动机双转子系统在不平衡矢量变化、支点不对中和碰摩故障等作用下的振动特性的定性分析和仿真模拟,获得了系统的振动耦合、传递和影响因素变化规律。本文研究方法和典型结果可以进一步丰富航空发动机转子系统的动力学与振动基础理论相关研究,并为工程实际需要提供重要支撑。