机队是航空公司进行运输生产的载体,机队规划是航空公司重要战略性规划内容之一,是决定航空公司未来生死存亡的关键性战略决策,同时也是航空公司其它管理决策,例如航班计划、飞机排班、收益管理等决策工作的前提,机队规划的好坏将从根本上影响航空公司未来运输生产的效益,因此,在满足航空公司未来拟运营生产环境(航线网络结构、航班计划、需求与票价水平等)的基础上,研究飞机机队的规模与结构特征,对于航空公司优化运输产品结构,提高运输生产效益都具有重要的现实意义。针对宏观机队规划法无法准确反映出航班机型分配技术经济性能特点的缺陷,首先,本文针对单基地线形航线网络运营模式构建了基于“航班环”时序网络的机队规划数学模型,并设计了基于有向路径随机分解的模拟退火算法。算例结果表明,算法具有求解精度高、且速度快的特点。然后,将“航班环”时序网络推广至“航班串”时空网络,构建基于时空网络的机队规划随机优化数学模型,并设计了基于情景汇聚的两阶段算法。算例结果表明,在不确定需求下算法能够体现出更好的效益优势。最后,将旅客收益网络优化模型合并入基于航班时空网络的机队规划随机优化模型之中,利用上述两阶段算法进行了求解,算例结果表明该类收益增强型机队规划模型与算法能够更好的适用于枢纽轮辐式航线网络运营模式。针对基于航班机型分配微观机队规划法无法准确模拟航空公司未来航班计划的缺陷,本文研究了基于航线运力分配的微观机队规划法。首先,在综合考虑航线最大飞行频次限制、机队可用飞行时间限制,以及航线供需平衡限制等因素的基础上,构建基于随机需求下以机队运营利润最大化为目标的不确定机队规划数学模型,通过产生期望收益非线性函数的近似线性函数后,将旅客期望收益网络优化模型从不确定机队规划数学模型中分离,并设计了两个子模型迭代求解的算法。采用航空公司实际数据对模型与算法进行测试,通过与遗传算法计算结果进行比较,说明该分解算法的优势。在此基础上针对枢纽网络运营模式,将旅客收益网络优化模型并入该机队规划数学模型之中,利用上述分解算法再次进行求解,并采用算例验证该类机队规划模型在枢纽轮辐式航线网络运营模式下进行机队规划决策的优势。针对现有基于航线运力分配的微观机队规划法无法准确反映旅客需求波动动态性以及微观机队规划环境非垄断性的问题,本文提出了基于离散时间航线运力分配的机队规划模型,并设计了求解该模型的拉格朗日松弛解法。算例结果表明,该方法比基于航班机型分配机队规划法更加稳定、比基于航线运力分配机队规划法更能反映出旅客需求随时间动态波动过程中所需机队运力的差异性;另一方面,本文在现有基于航线运力分配的机队规划模型中考虑了竞争航空公司航线运力分配方案对于本航空公司的影响,构建了多航空公司竞争型机队规划数学模型,并基于均衡最优理论设计了启发式算法进行求解。算例结果表明,算法能够获取机队规划均衡解,且通过Monte Carlo模拟法验证了该竞争型微观机队规划法的优势。