航空发动机转子系统十分复杂,准确获得其动力学特性非常不易。一方面,理论和仿真在模型精度方面还存在一定的局限性,导致分析结果与测量值往往相差较大。另一方面,发动机转子体积大、转速高,由于受到制造成本、试验条件、试验周期和数据分析等多方面因素的影响,对其开展动力学试验研究仍然存在很大困难。对此,工程中通常采用相似理论设计和制造与原型样机物理相似的模型,通过模型试验揭示原型的物理本质和规律。然而,目前针对转子系统动力学相似问题的研究还不够全面,尤其对于航空发动机复杂转子系统的动力学相似设计问题,至今仍然缺乏有效且实用的解决方法。因此,本文开展了发动机转子系统的动力学相似设计方法研究,提出了一种适用于发动机转子系统的动力学相似设计方法,设计并搭建了模拟发动机转子系统动力学特性的转子试验器,通过试验对设计方法的有效性进行了验证。本文的主要研究内容和成果包括以下几个方面:首先,针对发动机转子系统简化模型的建模问题,研究转子系统的动力学等效建模方法,提出了基于有限元参数化模型和动力学优化方法的发动机转子系统等效建模方法,分别实现了发动机转子系统的一维等效建模和三维等效建模。相比于传统的依靠经验公式换算的等效建模方法,该方法具有很高的建模精度和效率,能够快速获得与发动机转子系统动力学特性相似的动力学等效模型,通过仿真验证了方法的有效性。然后,研究了发动机转子系统缩比模型的动力学相似设计方法。提出了发动机转子系统畸变相似模型的动力学相似设计方法,通过该方法建立了发动机转子系统畸变相似模型的动力学相似关系,通过相似关系获得了发动机转子系统的缩比模型。该方法具有很高的设计精度和效率,仿真结果验证了方法的合理性。通过该方法能够有效降低发动机转子系统动力学相似模型的制作成本和试验难度。接着,为了提高发动机转子系统动力学相似模型的精度,开展了转子系统动力学相似模型的修正与确认方法研究。提出了基于试验数据的发动机转子系统动力学相似模型的修正和确认方法,该方法综合了模态测试优化、相关性分析、误差定位、模型修正、模型确认等技术,通过该方法获得了与发动机转子系统动力学特性一致的动力学相似模型。该方法能够有效提高动力学相似模型的预测精度,对于发动机转子系统的精确建模具有很好的指导作用。随后,研究了发动机转子试验器的动力学相似设计方法。针对发动机转子系统的动力学相似设计问题,提出了用于发动机转子系统动力学相似设计的三步法,该方法综合了动力学等效建模方法,畸变相似模型设计方法,以及模型修正与确认方法。通过该设计方法实现了发动机双转子系统动力学相似模型的设计,得到了具有较高预测精度的动力学相似模型。该设计方法对于转子系统的动力学相似设计具有普适性,可为发动机转子系统的动力学相似设计提供有效设计方法。最后,为了验证发动机转子系统动力学相似设计方法的有效性,由发动机双转子系统动力学相似模型搭建了双转子试验器,开展了试验验证研究,提出了验证方法。分两步对动力学相似设计方法进行验证,第一步,采用模态试验验证了动力学相似模型的频率和振型的相似性;第二步,通过模型修正得到的动力学相似模型预测了全尺寸原型的临界转速和振型,从而进一步验证了设计方法的有效性。本文为发动机转子系统的动力学相似设计提供了有效且实用的设计方法,该方法具有重要的工程应用价值,能够为发动机整机动力学相似设计提供参考。