区域经济的高速发展使得多机场现象涌现，我国珠三角地区五大民用机场构成了典型的多机场系统。密集的机场布局、拥挤的空域和繁忙的流量形成的空中交通拥挤已经严重影响航班正常放行，造成大量的航班延误和经济损失。针对该问题，本文首先分析和总结了国内外相关研究成果，给出多机场系统的定义并建立多机场系统理论框架；进而对珠三角多机场系统空域结构、运行方式以及当前放行模式展开研究分析，总结珠三角多机场系统特征和问题；基于实际管制运行需求，提出一种新的安全、高效和稳定的多机场系统进离场管理概念，并运用动态网络流技术针对多机场系统时隙分配问题建立了两阶段决策优化模型：多机场系统终端区航路-时隙分配模型和塔台航班安排模型。采用珠三角多机场系统实际运行数据进行仿真验证，并从延误和终端区空域复杂度两方面分析了放行策略的优化。结果表明，提出的优化模型能够帮助不同层级不同阶段的决策者更好地分配多机场系统有限的时隙资源。针对多机场系统涉及的多决策主体，基于协同决策思想，分析和研究了多机场系统离场资源受限情况下时隙分配公平性问题。分别针对机场、航空公司和航班建立相应公平分配模型，通过不同时隙方案的对比，探讨了多机场系统时隙分配中多决策目标之间的冲突与转化。最后，根据我国运行实际，考虑空管各层级单位之间以及与航空公司和机场的协同，基于多机场协同放行和机场协同决策理念提出了多机场系统协同放行机制，并对多机场协同放行系统进行初步设计，为珠三角多机场系统空中交通流量问题的解决提供参考。