高超声速飞行器是飞行器技术领域的一个制高点,各国都在争相研发,当下正处于试验研究阶段。在国内外的一系列试验中,发生了许多问题,影响了试验的成功,由于缺乏相应的手段获取关键信息,这些问题事先难以被预料到,事后也难以进行有依据的分析。始于上世纪中期的结构健康监测技术经过几十年的发展,已经成为能够识别结构健康状态与损伤的有效监测技术。但目前在结构健康监测系统中获取数据所用的传统传感器,并不是非常适合高超声速飞行器紧凑的机体与特殊的服役环境,而且目前对于高超声速飞行器结构的损伤情况研究也不足,难以结合数据进行实时的损伤诊断。本文基于光纤光栅传感器,对典型的高超声速飞行器机身段承力结构在力/热耦合场下的损伤监测方法进行了研究,为飞行器的状态监控和损伤诊断打下基础。首先对高超声速飞行器机身段的结构进行了分析、简化,采用有限元计算和实验分析进行相互合验证,研究了添加损伤的简化模型,获得了开孔类损伤周围的应变规律及其在光纤光栅传感器上的反映。其次针对高超声速飞行器结构测温需求及其受热影响的特点,提出反向间接粘贴法来粘贴光纤光栅传感器,使测温传感器在测量结构温度信息时,有效避免结构表面应变带来的影响;同时根据传热原理提出了插值方法重建温度场,并以此对传感网络的布局进行优化;最后提出虚拟边界法来进一步优化温度场的重建工作。然后针对高超声速飞行器结构受力/热耦合作用的特点,提出双光纤解耦法来对结构在不同温度情况下的应变情况进行研究,从而获得温度载荷、机械载荷、结构损伤之间的规律。最后在高超声速风洞内开展高超声速飞行器缩比实验件损伤验证实验,检验光纤光栅传感器的实用性,校验板件实验结果,并获取更多损伤影响规律。论文利用光纤光栅传感器纤小、多个传感器可集成在一根光纤上的特性,采用新的采集方式有效获取飞行器结构损伤信息,分析损伤规律,并通过飞行器结构试验件进行检验,为在承载与热防护一体化的飞行器结构上实现状态监控和损伤诊断打下了基础。