火箭橇是20世纪60年代发展起来的一种介于室内和室外环境的高精度地面模拟试验设备，主要为被载试验品搭建一个高速试验环境，以便于研究试验品在高速度、高加速度、大过载运行等环境下的动态性能，常用于航空、航天、武器装备等领域。火箭橇在高精度轨道上的运行过程中包含了许多不确定的非线性因素，如发动机推力振荡、高温条件下滑靴软化磨损、系统质量持续性减少、速度过大产生的激波反射、非线性气动力的影响以及滑靴和轨道之间由于气动升力、轨道不平顺性、偏心推力等因素而产生的强耦合现象等，常常伴随着较大的能量损失，是多个物理场耦合的非线性过程。本文基于理论分析、数值计算和试验验证相互结合的方法，系统地研究了火箭橇-轨道系统耦合的动力响应规律。主要研究工作如下：
　　1.完成了高超声速火箭橇-轨道耦合系统动力学建模。建立了较为完整的含有多级推力橇系统的火箭橇六自由度动力学理论模型；分别建立了基于铁木辛柯梁模型和离散有限元模型的钢轨动力学模型；推导了滑靴和轨道耦合位移协调关系，采用Flores接触力模型实现了靴轨耦合作用的力学模型。
　　2.建立了火箭橇-轨道耦合系统的有限元模型，通过试验得以验证。系统研究了火箭橇在600m/s下的动力响应特性，获得了各级橇体振动情况：1)火箭橇整体做一种“俯仰”运动，推力橇在做一种类似于“蜻蜓点水”的运动，并伴随着一定的“甩尾”现象；2)产品橇的振动响应比推力橇剧烈；3)靠近两级橇体接触位置的振动响应较为剧烈；
　　3.建立了火箭橇-轨道耦合作用评价指标和运行稳定性判据。利用功率谱密度方法进行求解，将其与火箭橇固有模态的的接近程度作为火箭橇运行是否稳定的判别依据。
　　4.完成了靴轨耦合作用关键影响因素敏感性研究，并获得了各因素的影响程度排序。对火箭橇前滑靴动力响应影响的较为显著的因素依次为：火箭橇的运行速度、滑靴刚度、轨道刚度；对火箭橇后滑靴动力响应影响的较为显著的因素依次为：火箭橇的运行速度、轨道刚度、滑靴刚度。