高速飞行器在服役过程中,由于周围气流被迅速挤压并发生摩擦,气体分子中的大部分动能都转为热能,导致气流温度急剧升高,从而向高速飞行器表面传递大量热流。结构受热后材料参数退化以及温度梯度所产生的热应力均会改变结构的刚度。因此与常温下相比,结构热颤振边界会有所变化。考虑到复合材料层合板具有刚度可设计性的特点,本文以热颤振边界为约束,对高速飞行器复合材料机翼进行气弹剪裁,获得满足约束条件下的质量最小的铺层设计方案。具体研究内容如下:（1）基于CFD方法,采用结构化网格绘制高质量流场模型,对机翼在不同飞行工况下的气动热分布进行求解,并将求解结果与工程算法结果进行对比验证。分析不同工况下的机翼气动热分布可知,机翼表面气动热随着飞行速度增加而升高,随着飞行高度上升而减小。飞行高度对机翼气动热影响大于飞行速度影响。（2）考虑壁面温度变化与热流密度变化之间存在相互耦合作用,编写相关转化计算程序,获取更为精准且符合实际的气动热数据。不同工况下的热壁热流密度与冷壁热流密度相比,均有不同程度的减小。但分布规律保持一致,二者均在机翼前缘达到最大,并往机翼后缘方向递减。（3）考虑到计算效率问题,为快速获得机翼热颤振边界,本文采用分层求解思路进行结构气动热弹性分析。取特定时刻下的温度场等效为结构内部热应力,分析不同飞行工况下机翼结构的热模态。为便于后续对跨音速飞行器结构进行计算,采用统一升力面理论求解非定常气动力,热颤振方程采用频域g法求解。对比不同工况下的热颤振边界以及不考虑气动加热效应的常温下颤振边界可知,同一飞行速度下的机翼结构,其热颤振速度随飞行高度的降低而减小。高温与常温下的颤振速度差值随着气动加热效应的降低而减小。气体密度对于结构颤振边界的影响大于气动加热效应。（4）考虑热颤振约束,基于遗传算法,对机翼复合材料蒙皮结构进行优化:以机翼复合材料蒙皮铺层角度,铺层层数以及铺层顺序为优化设计变量,获取在满足热颤振边界约束下的质量最优的复合材料机翼设计方案。对复合材料弯扭耦合机翼进行力学分析与公式推导,研究优化参数对于机翼颤振边界的影响。由研究可知,当弯扭耦合效应系数越大时,对应颤振边界越高。因此对于飞行器弯扭耦合机翼进行铺层设计时,应适当考虑增加±45°方向的铺层,提高弯扭耦合效应系数,以此提高机翼颤振边界。本文基于matlab编写了相关热壁热流计算程序以及可视化界面,并建立了一套考虑热颤振约束的复合材料机翼气弹剪裁优化方法,对高速飞行器机翼结构的工程设计具有一定参考价值。