本文在全面回顾传统热气动弹性分析方法及其工程应用的基础上，采用基于气动热、气动弹性双向耦合的方法，对高超声速带热防护层的壁板进行了气热弹响应分析。工作主要包括以下几个方面：1、建立了高超声速流场的工程近似模型，采用三阶活塞理论计算无粘非定常气动力，采用参考焓法计算可压缩边界层气动生热。该气动力模型考虑了结构变形对气动生热的影响，是实现双向耦合分析的关键。2、对一块带热防护层的金属壁板，分别建立了热传导和气动弹性的分析模型。考虑了沿弦向和厚度方向非均匀温度分布的影响、热量随时间积累效应的影响，以及温度对材料属性和边界条件的影响。通过与经典算例的比对，验证了计算模型的正确性。3、基于气动热-气动弹性双向耦合的思路，将上述建立的气动力、气动热、热传导和气动弹性计算耦合起来，在Mathmatica中建立了综合的热气弹模型。分析从三方面展开：1)颤振边界的预测；2)非线性颤振响应；3)动稳定响应。详细考察了不同耦合方法(单向耦合与双向耦合)对热气弹计算精度的影响以及两种时域简化的耦合算法(静态耦合与时均动态耦合)对计算效率的影响。结果表明，双向耦合的壁板热气弹分析结果较单向耦合更严峻；采用准静态和动态时均的时域简化算法，可以极大地提高计算效率。4、结合有限元分析软件MSC.Nastran，将双向耦合的热气弹方法进行推广，在Isight集成平台上建立了热-流-固耦合计算流程。通过与自编静态热气弹程序的算例比对，验证了集成方法的可靠性。为今后将双向耦合方法推向工程应用，打下了基础。最后对本文工作进行了总结，并展望了未来研究方向。