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高超声速飞行器在飞行过程中承受着严酷的气动力与气动热载荷，这些载荷与结构弹性力、惯性力相互耦合，严重的耦合效应将有可能导致飞行器壁板结构发生颤振，引发灾难性事故，危及飞行安全。本文给出基于三阶当地流活塞理论的升力面非定常气动力计算公式，基于PCL和DMAP语言自主研发了非线性热气动弹性响应分析软件。以复合材料壁板为研究对象，分别建立基于三阶经典及当地流活塞理论的气动模型，分析了常温及考虑温度梯度的非线性热气动弹性响应，并与文献结果对比，验证了方法的正确性。