近年来,随着全球范围内载人航天与地外空间探索技术的需求逐渐加大,空间大尺寸柔性结构与空间可折叠展开技术逐渐成为人们密切关注和亟待研究应用的重要方向。受自然界中植物的攀援茎的螺旋状结构启发,充分借鉴螺旋结构思想,为实现大型高收纳比充气可展开结构提供新的技术途径。本文以柔性螺旋充气曲梁为研究对象,重点考虑螺旋充气曲梁在承受轴向集中载荷、扭转载荷、弯曲载荷等复杂工况下的力学特性、非对称折叠展开恢复力矩和不同收纳条件下的折叠方案,具体内容如下:首先,本文针对多层螺旋结构中的半螺旋单元的力学性能,基于能量原理建立了半螺旋充气曲梁结构静力学理论模型,给出了半螺旋充气曲梁的几何参数模型,假定了曲梁的边界条件及其等效力系,进行参数化讨论与对比分析。之后,讨论分析不同的几何设计参数对结构静力学的影响,并结合有限元仿真与实验对理论模型进行对比,验证了模型的正确性。其次,针对多层螺旋结构的力学性能,在半螺旋充气曲梁几何模型的基础上,提出了多层螺旋充气结构静力学理论模型,忽略复杂力系作用下曲梁的剪切效应,依据最小势能原理给出了基于充气压力贡献的轴向、环向和径向泛函的整体结构刚度矩阵。研究不同的几何设计参数对结构静力学的影响,并结合有限元仿真与实验对理论结果进行对比验证,最后给出了圆柱状螺旋充气结构的改进方案。之后,根据伯努利—欧拉法,基于镜像假设条件修正了充气曲梁的微分方程,建立了螺旋充气曲梁折叠模型,研究了非对称折叠的展开恢复力矩。以充气曲梁的任一微段为研究对象,参数化讨论了螺旋充气曲梁在非对称斜向折叠的情况下内压、截面半径及材料参数对折叠关节处的恢复力矩的影响规律。最后,本文提出螺旋充气骨架和圆柱状螺旋充气结构的多级折叠方案。基于螺旋充气骨架结构的设计方案,利用折纸与折叠展开方法,且结合不同收纳条件,设计出不同的高效率多级折叠方案,评估了不同设计方案分级折叠展开体积与可包络体积比。