高空长航时无人机因其广阔的应用前景，得到了越来越多学者的关注。该类飞机普遍具有大展弦比机翼，其几何非线性特征明显，非线性气动弹性分析技术成为该类飞机设计的关键技术。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。1、首先建立了一种高精度的非线性动响应求解器。构造了一种高精度、厚薄通用并带有旋转自由度的四边形平板壳单元，采用合理假设剪应变场的方式消除了单元的剪切闭锁现象。基于更新的拉格朗日（U.L.）格式，采用Newmark时间积分法实现了结构的非线性响应计算。2、利用偶极子格网法计算气动力影响系数矩阵，并采用Roger拟合法将气动力影响系数矩阵拟合成时域有理函数形式，推导了时域下气动力的表达式。以紧耦合的方式将气动力模块加载到结构响应求解器上，实现结构的非线性气动弹性响应计算。3、采用本文建立的方法对某大展弦比机翼结构进行了气动弹性响应计算，所得颤振速度同Nastran的结果进行对比，结果表明本文方法具有良好的工程适用性。最后讨论了非线性系统的响应特性，分析了其极限环振荡规律。