高超声速飞行器在大气层中持续飞行时,飞行器表面将经受严峻的气动加热,气动加热所产生的高温使飞行器结构材料的性能发生显著变化并最终导致飞行器结构刚度发生显著变化,这将严重影响飞行器的颤振特性。风洞试验是研究飞行器气动弹性问题广泛采用的方法,但现阶段在热环境下进行连续高速吹风是风洞试验中较为棘手的问题。本文针对风洞试验模型中刚度的热效应模拟问题,提出了一种基于热固/热塑混杂复合材料的可变刚度结构调控方法,开展了混杂复合材料结构中功能层材料和结构层材料的力学性能试验、针对常温下目标结构所进行的混杂复合材料结构等效刚度设计、针对目标刚度分布结构所进行的混杂复合材料结构模型参数优化分析以及混杂复合材料结构模型的试验验证研究工作。本文的主要研究内容如下:首先,本文提出了一种具有可变刚度特性的热固/热塑混杂复合材料结构,其中热固性复合材料GF/EP作为结构的变刚度功能层、热塑性复合材料CF/PEEK作为结构的基础结构层。分别对GF/EP和CF/PEEK进行了力学性能试验研究,研究得到了GF/EP和CF/PEEK的弹性模量随温度的变化规律,结合热固性树脂在加热作用下发生玻璃化转变时其弹性模量发生明显变化,且在转变温度区间内热固性树脂的玻璃化转变具有可逆性的性能特点,通过对温度的调节可实现混杂复合材料结构刚度反复变化。其次,结合风洞试验模型中刚度的热效应模拟问题,分别对常温下和定制温度场下的混杂复合材料结构提出对应的设计目标,即常温下混杂复合材料结构应与目标结构刚度等效,定制温度场下混杂复合材料结构的刚度分布应近似满足目标函数分布。对常温下的目标结构与混杂复合材料结构进行了弯曲刚度等效设计,并通过静态和模态仿真对设计结果进行了验证。以结构指定方向的刚度呈现某一函数分布为优化目标,以混杂复合材料结构的铺层厚度配比及结构表面不同加热膜温度组成的温度向量为优化变量进行了模型参数的优化分析,并通过静态和模态仿真对优化设计结果进行了验证。最后,分别对常温下和定制温度场下混杂复合材料结构的设计结果进行了模型试验验证。设计制造常温下的目标结构模型及与其刚度等效的混杂复合材料结构模型,分别以静态和模态试验对两模型进行对比试验验证,验证常温下的混杂复合材料结构满足设计需求。对完成刚度等效试验验证的混杂复合材料结构模型施加优化结果对应的温度场,通过静态和模态试验验证仿真结果,试验证实通过施加定制温度场对混杂复合材料结构进行刚度调控可行性的同时,验证定制温度场下的混杂复合材料结构满足设计需求。