航空运输的方便、快捷获得了众多消费群体的青睐。与此同时随着交通流的不断增长,航空运输系统也面临着空域拥堵、航班延误等问题。本文基于现有的机场和航空公司的联盟或合约关系,研究了需求不确定性下签约型航空公司主导的机场容量投资问题。通过建立数学模型,对“垂直型结构下”机场的容量投资决策以及签约航空公司和不签约航空公司之间的竞争进行分析。不仅如此,本文还基于文献[15,39],引入古诺模型下机场在不同市场结构中的相关结论,同本文斯坦伯格博弈模型下机场的相关结论从多个侧面进行比较。这为决策者在新修或扩修机场时根据实际情况采取何种合约模式降低风险提供有力依据。因此本文的研究工作具有重要的实际意义和应用价值。具体研究内容如下:首先,在第三章本文采用斯坦伯格博弈模型对一个签约和一个不签约的航空公司之间的竞争进行研究。通过将原问题归纳为不等式约束极值问题,采用条件求解得到两个航空公司的最优运输量。通过分析发现,随着服务费的增加,机场逐步由签约的航空公司垄断的市场向两个航空公司竞争的非垄断市场转变。其次,在需求不确定的情况下讨论机场的服务费用及最优投资容量时,主要针对机场期望的利润或社会福利进行研究。采用最优化方法得到了需求不确定下私有机场的最优容量以及需求函数中变化区间比较小时公有机场的最优容量。此外,当变化区间比较大时,采用数值模拟得到了公有机场的最优容量。从结果可以看出,机场容量、利润或社会福利随边际成本呈反比,随边际成本降低的利率呈正比。与此同时本文还发现,当边际成本较大时,机场处于由签约的航空公司垄断的市场。最后,在第四章本文首先引入文献[15,39]中机场市场结构为两个签约和两个不签约的航空公司的相关结论。与此同时给出了需求确定下签约型航空公司主导的机场容量投资问题的相关结论。在此基础上结合第三章的相关定理,从市场结构、需求以及机场性质等侧面对三种市场结构下的相关结论进行比较研究。最终得到不同情况下的最优市场结构选择,为决策者提供决策依据。