由作动器、连杆、摇臂、舵轴和舵面等活动部件组成的空气舵系统,是飞行器伺服控制系统的重要组成部分。空气舵系统活动部件之间难以避免的间隙、摩擦等非线性因素,会显著降低舵系统对控制指令的跟踪效果,进而严重影响飞行器的飞行性能。因此,计及活动部件之间非线性因素的空气舵系统动力学建模与分析是飞行器伺服弹性系统设计的关键环节,可为舵系统的结构轻量化设计提供理论支撑,具有重要的研究意义和研究价值。本文以典型飞行器的空气舵系统为研究对象,计及活动部件之间的间隙、摩擦等非线性因素以及结构弹性效应,开展舵系统非线性动力学建模、灵敏度分析和气动弹性分析等研究,本文主要内容包括:（1）针对基于有限元模型的舵系统结构动力学灵敏度分析研究存在无法解析表征各部件结构参数对舵系统动力学特性贡献的难题,发展了一种基于多体系统传递矩阵法的结构动力学灵敏度分析方法,高效计算了空气舵系统的固有频率,并分析了舵系统各部件对整体结构的刚度贡献。（2）针对空气舵系统非线性结构动力学建模问题,基于ADAMS建立了考虑间隙、摩擦等非线性因素以及结构弹性的非线性结构动力学仿真模型,并研究了间隙、摩擦和部件柔性对舵系统动态传递特性的影响规律。仿真结果表明,舵系统结构非线性因素会软化结构的等效刚度,进而导致俯仰模态频率降低。（3）针对空气舵非线性气动弹性建模问题,提出了一种基于非线性状态空间辨识的气动弹性模型降阶方法,该方法分为线性状态空间模型的辨识和非线性参数优化两部分。基于该模型降阶方法,高效分析了二维气动弹性系统的颤振边界和极限环振荡现象,且预测结果与直接流-固耦合计算结果吻合较好。