高超声速飞行器采用细长体结构，乘波体构型，吸气式发动机位于机身下腹部，机身-发动机一体化设计，一般在空气稀薄的近空间大气层边缘高速飞行，飞行环境复杂。在高速飞行中，独特的一体化设计给飞行器带来气动和推进系统的强耦合。同时，飞行器表面气动布局和气动加热能够降低飞行器刚度和频率，使得机身极易发生弹性振动变形，从而影响飞行器表面气动布局和发动机推进系统性能，产生气动-弹性结构-推进系统之间的耦合特性。此外，气流的热粘性效应、飞行条件的快速变化、高温尾气效应、边界层效应等都给高超声速飞行器建模和控制器设计带来巨大挑战。本文针对一类高超声速飞行器几何构型，重点研究了高超声速巡航飞行器刚体和弹性体建模和验证问题，主要研究工作可以概括如下：1.针对高超声速飞行器刚体模型，通过对飞行器表面流场特性、气动布局及发动机系统的机理分析，采用斜激波膨胀波理论计算气动力和力矩，采用一维流关系式和动量定理计算推力，建立了高超声速飞行器刚体机理模型。并分析了飞行器表面气动布局，发动机内部压强分布、气动力和力矩随攻角、马赫数及升降舵偏转角的变化规律等气动特性。2.针对高超声速飞行器弹性体模型，将飞行器机身看做自由梁结构，采用假设模态法估算了飞行器固有频率和振型函数，建立了弹性振动方程。并考虑由于弹性变形引起的机体前体和后体变形角，计算了考虑弹性变形后的气动力和力矩。采用活塞理论计算了弹性非定常气动力，采用参考温度法估算了气流粘性效应引起的附加升力、阻力和俯仰力矩，建立了考虑气动-弹性结构-推进系统之间耦合的高超声速飞行器机理模型。并分析了飞行器固有频率和振型函数的变化规律、粘性效应对升力、阻力和俯仰力矩的影响及加入弹性和粘性后气动分布情况等。3.基于刚体机理模型和弹性体机理模型的气动数据，采用曲线拟合方法，简化复杂的力和力矩表达式，分别建立了高超声速飞行器刚体和弹性体曲线拟合模型。在简化的同时，满足建模的精度需求，并保留机理模型中气动与推进耦合及气动-弹性结构-推进系统之间的耦合。比较了刚体模型和弹性体模型的运动模态，分析了模型的动态特性及刚体和弹性体之间的耦合特性。4.针对所建立的高超声速飞行器刚体模型和弹性体曲线拟合模型，忽略气动表达式中的交叉项、高次项等相关弱耦合项，得到适用于控制器设计的简化模型。针对简化模型是否与原模型匹配问题，采用频域和小波域验证方法，将模型动态输出的功率谱密度和小波相干谱作为模型主要特征，构造相应统计量，分别采用假设检验和蒙特卡洛显著性检验方法对简化模型与原模型的一致性做出定量验证。