高空长航时飞机因其优越的飞行性能受到广泛关注,该类飞机普遍具有大展弦比机翼,其几何非线性特征明显。在飞行过程中受到突风所产生的附加过载,带来较大的动态结构载荷,不仅缩短机体的疲劳寿命,也影响飞机的操纵性。利用气动弹性剪裁技术进行突风载荷减缓设计逐渐成为该类飞机研制的关键技术之一。本文首先以大展弦比机翼为研究对象建立其结构有限元模型。采用偶极子网格法获得非定常气动力,通过模态及颤振分析,研究了各阶模态对机翼结构气弹动稳定性的影响。结合突风响应计算方法,针对离散突风与连续突风建立数学模型并进行气动弹性动响应分析,得出两种场模型影响下的机翼突风载荷。考虑几何非线性效应,利用DMAP语言对NASTRAN软件进行二次开发,求解机翼在自重和指定飞行条件下的静气动弹性变形以及静平衡位置处的模态,并用该模态进行气动弹性动稳定性及离散突风响应分析。讨论了几何非线性因素对机翼动稳定性与动响应的影响。基于多学科优化设计平台ISIGHT,对NASTRAN与C++程序进行集成,以突风载荷翼根最大弯矩作为优化目标,以颤振临界速度为约束条件,以复合材料蒙皮铺层角度为设计变量进行气动弹性剪裁优化。优化结果表明,利用复合材料铺层设计方法对于大展弦比机翼突风减缓具有可行性和实用性。