航空发动机作为飞机的“心脏”,其集中了最为前沿的材料技术、加工技术、测量技术和控制技术等,是一个国家工业、科技和国防实力的重要体现。其中核心机由多级转子装配而成,是航空发动机的核心部件,其质量特性将直接影响航空发动机的启停特性和运行的平稳性,甚至影响战斗机整体的姿态控制和加减速格斗性能。为改善航空发动机多级转子装配后的质量特性,必须对单级转子的质量特性进行精确测量,同时对装配过程中质量特性从单级转子转到装配体的变换机理进行深入研究。针对目前航空发动机转子难以通过一次装夹进行全部质量特性的精确测量,且缺乏针对质量特性的堆叠优化方法的问题,本文建立了航空发动机转子质量特性测量模型,设计了航空发动机转子质量特性一体化测量装备,提出了航空发动机转子质量特性堆叠装配方法。并基于蒙特卡洛法评估了测量模型的不确定度,通过质量特性概率密度曲线的仿真分析验证了所提堆叠优化方法的有效性。以此优化了多级转子装配后的质量特性,提高了装配合格率。为了从理论模型角度准确测量单级转子的质量特性,建立了航空发动机转子质量特性测量模型。其中基于多点称重法建立了质心测量模型,剖析了被测件的安装与加工误差对质心测量的影响,以此为基础建立了质心测量的坐标变换模型,获得了被测件在自身坐标系下的质心坐标。基于扭摆法建立了转动惯量测量模型,并采用自由衰减法求解了测量过程中的阻尼比。基于惯性椭球法建立了惯性积测量模型,并通过误差分析计算求解了出最佳测量姿态,提高了测量精度。为了从硬件结构角度准确测量单级转子的质量特性,设计了航空发动机转子质量特性一体化测量装备。该质量特性测量装备主要包括质心测量模块和转动惯量测量模块两大主体部分。其中基于艾力支撑点布局原理与球面-V块支撑理论设计了称重模块的三点称重结构,实现了称重平台在水平面内的完全定位,并根据误差公式计算了称重过程中各项参数的精度分配。基于流体力学理论对转动惯量测量模块的气浮轴系进行了有限元仿真,结果表明,该气浮轴承承载力大,压力分布均匀,气膜刚度大,具有较高的回转基准精度。此外规划了转子质量特性测量流程,通过空载测量与加载测量两部分实现了对转子质量、质心位置、转动惯量和惯性积的精确测量。为了实现核心机多级转子装配体质量特性误差的极小化,建立了航空发动机转子质量特性堆叠优化装配模型。其中基于加工误差在装配体中的传递机理与规律,提出了单级转子到装配体的坐标变换方法,分别建立了质心和转动惯量的堆叠优化装配理论模型,该模型通过调控各级转子的装配相位,实现装配体质量特性的优化。完成了核心机转子质量特性测量不确定度评估和堆叠模型验证。其中基于蒙特卡洛法评估了核心机转子质心位置与转动惯量的测量不确定度,结果表明质心坐标测量扩展不确定度可达1mm,转动惯量的测量扩展不确定度均可达到1%。基于蒙特卡洛法求解了多级转子装配后的概率密度曲线,结果表明相比于直接装配和最差装配,二级转子的重力矩均值分别减小了42.5%和64.6%,转动惯量余量均值分别减小了52.4%和71.4%,三级转子的重力矩均值分别减小了56.3%和66.7%,转动惯量余量均值分别减小了81.3%和87.5%,验证了所提质量特性堆叠装配方法的有效性。