为提高航空发动机的工作性能,减少因工作介质泄露而造成的燃料损失,现代航空发动机的转-静子间隙日趋减小。然而间隙过小,会在很大程度上提高碰摩的可能性。转-静子碰摩是影响航空发动机稳定性与安全性的重要因素之一,可能导致转-静子间隙增大、轴承磨损和叶片断裂等灾难性的事故。碰摩力的表征是预测转子系统动力学响应的关键问题,是确保航空发动机安全运行的一项重要保障。值得关注的是,为加强航空发动机构件的强度,提高航空发动机的使用寿命,涂层技术已广泛地应用于航空工业中,但涂层对转-静子碰摩机理的影响尚不清楚。因此,深入开展含涂层的航空发动机碰摩机理研究,具有一定的理论意义和工程价值。本文通过解析分析和实验测试相结合的方法,在兼顾涂层特性和转-静子部件结构特性的情况下,提出了新型碰摩力模型,并以涂覆涂层的单转子系统和双转子系统为研究对象,分别研究了表面涂层对系统动力学特性的影响,其主要研究内容与成果有:具有涂层的航空发动机转-静子部件发生碰摩时,应综合考虑涂层的界面接触变形和发动机部件的结构变形。针对具有软、硬涂层的碰摩问题,给出了统一的力学表达式,并通过转子实验台上的碰摩实验确定了碰摩力模型中参数的取值范围,及验证了模型的有效性。此外,根据表面涂层的软硬程度,可将新型碰摩力模型分别简化成Lankarani-Nikravesh模型和Kelvin-Voigt模型。以具有涂层的Jeffcott转子为研究对象,详细介绍了新型碰摩力模型的具体应用,并强调需根据转-静子的侵入深度,实时判断是否对新型碰摩力模型进行相关修正。数值结果表明:涂层的软硬程度与碰摩形式及系统的运动状态密切相关。当表面涂层的硬度相对较大时,系统多发生偏摩,且在较宽的转速区间内作拟周期运动;当表面涂层的硬度相对较小时,系统多发生全周碰摩,且在较宽的转速区间内作周期1运动。针对航空发动机转轴的位移-应变几何非线性问题,依据Hamilton原理,提出了等效动力学模型,其中以等效刚度和等效阻尼表征弹性转轴的非线性恢复力。通过数值计算发现,转轴的几何非线性会直接影响转子系统的动力学特性,且在转轴长度和材料特性不变的情况下,减小转轴半径将会导致系统表现出复杂的非线性动力学行为。因此,在设计航空发动机转轴时,应兼顾质量轻、刚度低和运动稳定性等多方便因素。在完成对单转子系统的分析后,考虑到实际航空发动机的真实结构,利用有限元法建立了双转子系统动力学模型,其中转盘和机匣表面涂覆软涂层,且涂层的局部接触刚度远小于机匣的结构刚度。在此情况下,将新型碰摩力模型简化成Lankarani-Nikravesh模型,用以表征高、低压涡轮盘与机匣上两凸点的碰摩机理。通过数值计算和实验研究了双转子系统动力学模型的振动特性,其结果表明:当双转子系统发生定点碰摩时,系统的振动响应频率中出现了多种高、低压激励频率的组合形式;在较宽的转速区间内,低压涡轮盘将比高压涡轮盘发生更为严重的碰摩,且低压涡轮盘的碰摩力将对系统的动力学特性产生更大的影响;当双转子系统未发生碰摩且对转运行时,数值仿真和实验结果均表明系统的稳态响应表现为拍振;通过对比数值结果与实验结果,进一步验证了双转子系统动力学模型的有效性。