高速飞行器在服役过程中通常面临着非常恶劣的气动加热、噪声以及机械振动等载荷复合而成的动力学环境。声振载荷环境容易引起结构和设备元件的振动,造成精密仪器、仪表等的失效。声振载荷下薄壁构件的振动易产生裂纹损伤,进而影响结构稳定性甚至给飞行器长期服役带来安全隐患。气动加热所造成的高温环境使得结构的材料参数发生改变,同时在结构内部产生热应力,进而影响结构的振动特性,并使结构局部产生热噪声疲劳破坏。另外,对于载人飞行器,舱内的噪声对飞行员的影响也需要考虑。因此,热环境下结构的振动及内声场噪声水平的准确预示是结构设计的关键,且对地面试验具有重要的指导意义。本文针对这一课题,开展的主要研究工作包括:首先,针对高频激励下结构耦合损耗因子难以获取的问题,结合有限元(FEM)和统计模态能量分布分析(SmEdA),提出有限元-统计模态能量分布分析(FEM-SmEdA)方法预示结构模态耦合损耗因子和耦合损耗因子,并探究所提出方法的预示精度及适用范围。以平板/声腔耦合系统为研究对象,通过与有限元-功率输入法(FEM-PIM)对比验证该方法的准确性;以典型L型耦合板为研究对象,深入研究分析频带、子系统刚度比和结构阻尼对FEM-SmEdA方法预示耦合损耗因子精度的影响;以L型耦合加筋板为研究对象,验证FEM-SmEdA方法在复杂结构中的适用性。研究结果表明:对于平板/声腔耦合系统,基于FEM-SmEdA方法与FEM-PIM所得耦合损耗因子基本一致,声腔对板的耦合损耗因子比板对声腔的耦合损耗因子低了1~2个数量级;在满足模态能量均一化假设的频带内,随着L型耦合板子系统刚度比和结构阻尼的增大,FEM-SmEdA方法的预示精度不断提高;且随着结构阻尼的增大,满足耦合损耗因子预示精度的临界刚度比减小;在满足模态能量均一化假设、子系统刚度比和结构阻尼的范围内,FEM-SmEdA方法能准确高效地预示复杂结构的耦合损耗因子。其次,针对高频激励下声-固耦合系统的局部响应预示难题,基于FEM-SmEdA方法开展声-固耦合系统局部响应预示研究。以单点力载荷作用下的平板/声腔耦合系统为研究对象,通过与FEM对比验证FEM-SmEdA方法的准确性;将该方法应用于湍流边界层(TBL)激励下平板/声腔耦合系统和舱段/声腔耦合系统局部响应预示,验证其在复杂结构中的适用性,并探究TBL激励作用下分析频率和结构加筋设计对声-固耦合系统能量响应分布的影响规律;在此基础上,推导应力与能量的关系,预示了声-固耦合系统的高频局部应力响应。通过与FEM和统计能量分析(SEA)预示得到的最大应力对比验证了该方法的精度。结果表明:FEM-SmEdA方法能够准确地预示高频环境下声-固耦合系统的局部能量响应,且适用于TBL激励下复杂结构的局部响应预示;随着分析频率的升高,舱段和声腔的能量分布更加均匀;加筋后结构的能量分布更加均匀,加筋对声腔能量响应的抑制更加明显;基于FEM-SmEdA方法预测得到的应力空间分布与FEM吻合较好,与FEM结果相比,FEM-SmEdA方法预测的局部应力水平较为保守。同时,FEM-SmEdA方法预测的最大应力比SEA预测的更准确合理。最后,针对热环境下声-固耦合系统的局部响应预示问题,基于FEM-SmEdA方法开展热环境下声-固耦合系统局部能量响应预示研究。以平板/声腔耦合系统为研究对象,开展三种工况条件下热效应对统计模态能量分布分析参数的影响研究:仅考虑温度对材料参数的影响(工况一);仅考虑热应力对结构刚度的影响(工况二);同时考虑上述两种影响(工况三)。以及开展了计及热效应的结构模态能量分析和结构局部响应预示。结果表明:三种工况下,平板对声腔和声腔对平板的耦合损耗因子均随着温度升高而逐渐降低;同时考虑热效应对材料力学性能的影响和热应力对结构刚度的影响时,热应力对平板和声腔之间的耦合损耗因子的影响占主导地位;同时考虑两者的影响时,热应力引起的附加应力刚度矩阵在模态输入功率、平板和声腔模态能量中起主导作用;热应力引起的附加刚度效应对高温环境下结构的固有特性和声-固耦合特性影响较大。