空间充气展开结构具有重量轻、折叠体积小等显著优点,在大型空间结构如大型空间天线、太阳帆板等领域有广阔的应用前景。当前,充气天线是空间充气展开结构的研究重点和主要应用方向。本文首先对充气展开天线的发展和国外各种充气天线的研究进展进行了详细的描述,讨论了相关理论知识,介绍了应力刚化效应的几何公式和薄膜结构几何非线性求解问题理论发展情况,以及模态分析中频率计算公式的推导。从理论角度分析管状或者由充气管组成的充气薄膜结构的受力特性,以充气支撑管为研究模型,从理论上研究了充气支撑管轴向抗压刚度和结构整体抗弯刚度与管充气气压之间的关系,并在此研究结果的基础上,推导端头带集中质量的悬臂充气支撑管自振频率的求解公式,并结合本文研究模型求出其基频的解析解。然后从充气天线各支撑部件开始进行有限元的分析,求出充气支撑管抗轴压刚度、整体抗弯刚度和悬臂充气支撑管自振基频的数值解,并与解析解相比较,验证数值方法的可靠性。从数值方面分析充气支撑管、充气支撑环和充气支撑体系硬化前后的受内压静态受力特征和不同内压工况下结构自振模态,硬化前后分别用薄膜单元和壳单元对充气结构进行仿真模拟,对所得数值结果进行比较分析,以找出结构设计的最优方案。理论和数值分析结果表明:充气管和充气环的内压对结构的整体刚度没有明显影响;充气管和充气环的内压对结构局部振动频率有一定影响,但对整体振动频率没有明显影响,因此仅靠增加内压无法提高充气结构的整体振动频率;分别采用薄膜单元和壳单元模拟充气结构,所得到的整体振动频率和模态基本一致,只是局部振动频率和模态有所不同。