随着高超声速飞行器技术的发展，高超声速流动条件下的气动热弹性问题正受到越来越多的关注。有别于常规气动弹性问题，气动热弹性由于具有非线性气动力、气动加热、结构热传导及热辐射等特点，需要计算流体力学（CFD）、计算结构动力学（CSD）、计算热动力学（CTD）等多学科相互配合予以解决。本文针对上述问题，采用CFD方法进行流场求解，借助多场耦合方法开展高超声速机翼气动热弹性问题研究。为了获得准确的高超声速流场气动力，选用通用流场计算软件ANSYS CFX求解化学反应非平衡流N-S方程，并对离散方法和求解技术进行了阐述。通过算例验证，表明求解器能够较好地进行高超声速流场压力分布、热流密度和化学反应非平衡流的计算。对多场耦合求解的概念、方法以及关键的动网格、插值技术进行了研究。提出气动热弹性问题耦合计算模型，通过软件二次开发实现了多场耦合求解，并采用算例验证了方法的可行性。静气动热弹性配平、结构热模态分析、气动热弹性响应是气动热弹性分析所关注的重点。为此提出一套完整的气动热弹性分析流程，并对典型高超声速机翼进行了研究。通过静气动热弹性配平，获得了机翼在高超声速流动下的静变形和温度分布。通过预应力模态分析，表明结构固有频率在气动力和气动加热综合作用下发生了改变。通过结构动响应分析，获得了机翼的颤振临界速度。计算结果表明，本文方法能够很好地处理高超声速飞行器结构的气动热弹性问题，并为相关分析提供参考。