高空长航时无人机一般采用大展弦比复合材料机翼,在非定常气动力作用下会产生大变形,导致严重的非线性气动弹性问题,对其进行非线性气动弹性分析是当前国内外的研究热点之一。本文以大展弦比机翼为研究对象,对其非线性气动弹性响应问题进行了较为深入的研究。引入Peters有限状态理论和动态入流理论,替换经典ONERA模型中的线性气动力模型。对ONERA模型的非线性气动方程进行改良,使其在大迎角下具有更好的稳定性。通过广义坐标引入翼型中弧线变形函数,加入副翼的影响,得到了适用于变形翼型的二维动态失速气动力模型,并通过算例对气动模型进行了验证。结构模型采用Tang和Dowell的试验模型,使用Hamilton原理推导了带翼尖体机翼的二阶非线性微分方程。将此方程与修改后的ONERA动态失速模型结合建立了大展弦比机翼的气动弹性方程,并通过伽辽金法对气动弹性方程降阶得到模态方程。分别采用小扰动分析法和时间积分法,对非线性模态方程进行求解,得到机翼的非线性颤振边界以及响应曲线,确定极限环的发生速度范围与幅值特性,计算结果与试验结果吻合得很好。最后探究了副翼偏转角对机翼颤振速度的影响,发现其对机翼颤振速度影响有限,并分析了原因。