科学技术的不断推进,为我国航空航天领域做出突出贡献,我国自主研发的飞行器种类不断增多、可达到的速度不断加快,设计提出一种采集装置用来收集飞行器在超声速气动弹力下以及热环境时的振动能量,将采集的能量再供给飞行器的传感器等装置进行循环使用。本文将飞行器结构简化为复合材料功能梯度简支梁模型,选用新型薄膜作为能量采集装置,提出了一种新型多功能复合功能梯度结构,实现振动能量转换即采集。本文选取压电薄膜、超磁致伸缩薄膜以及将两种薄膜进行复合能量采集的方法,参照几何大变形理论和各个薄膜自身本构方程,利用哈密顿原理分别建立了活塞理论模拟超声速气动压力和热环境下整个结构的机-电耦合动力学方程以及机-磁耦合动力学方程,并用龙格-库塔算法模拟能量收集效应。因为结构受到超声速气动压力,所以必须考虑梁的颤振问题,根据无量纲气动压力算出颤振点,讨论在临界颤振速度内功能梯度梁超磁致薄膜能量采集器几何模型,结构参数及长细比、梯度指数、线圈匝数,外接电阻以及气流速度和温度等外界因素对最大电压输出结果和能量采集结果的影响,并算出最优解。结果表明,这种新型多功能功能梯度复合结构能够达到理想的能量收集效果,适当调整参数能够提高能量收集效果,可以解决振动能量采集器面临的困难和挑战,是能量采集的新趋势,这一重要研究成果若能付诸实践,必将成为世界范围内能量采集技术的新方向,并对航空能源领域的发展具有重要意义。