超精密制造装备代表着精密制造业的最高发展水平，是衡量一个国家精密制造实力的重要标志之一。面对超精密制造装备的重大需求，随之发展起来的气浮支承技术逐渐取代传统机械接触或液体润滑式支承技术，成为制造装备实现高精度、高可靠性的有效手段。气浮支承因其具有近零摩擦、无发热、有效隔离振动传递等优点，从根本上避免了接触碰撞、摩擦发热等复杂非线性问题带来的不利影响，广泛应用于光刻机、超精密机床等代表最高水平的尖端制造装备。然而，随着制造装备中运动速度/加速度的不断提高以及定位精度逐渐趋近纳米甚至亚纳米级，使得气浮支承在强扰动作用下的非线性动态特性、内部气流运动引起的微小振动特性不再可以忽略，这对高性能气浮支承的设计提出了巨大挑战。本文依托国家重大科研项目，面向重大工程的实际需求，研究气浮支承在外界扰动下的动态特性、气流引起的微振动特性及其抑制方法。该研究对促进我国高端精密制造装备的基础创新、技术突破具有重要意义。　　基于非稳态气膜润滑的力学模型，从理论上分析了气浮支承法向扰动下的非线性动态特性。采用CFD动网格建模方法建立了气浮支承的扰动作用计算模型，计算了不同扰动频率下气浮支承的动态刚度和阻尼参数，阐述了动态刚度及阻尼与频率的非线性相关性。研究了扰动幅值、供气压力、气膜间隙等工作参数对气膜支承动刚度及阻尼特性的影响规律，发现扰动幅值的影响很小、而供气压力增加或气膜间隙减小时频率相关性越显著。借鉴粘弹性材料的力学特性及Maxwell模型，建立了表征气浮支承频率相关动态特性的等效力学模型，并对比分析了线性定常等效力学模型忽略频率相关性引入的误差。　　采用大涡模拟方法对气浮支承的瞬态流场进行了数值仿真研究，同时比较了2D大涡模拟和3D大涡模拟的准确性。对其湍流脉动的研究发现，有腔气浮支承在供气压力较大时节流孔出口周围存在气旋涡脱现象。仿真结果表明该气旋涡脱现象会导致气膜间隙内的压力波动。结合实验研究讨论了不同供气压力、有腔/无腔结构对气旋涡脱、压力波动、气浮支承微振动的影响，定性阐述了三者间的内在关系。发现供气压力越大时，气旋涡脱现象越显著，表现在气旋涡量及压力波动幅值的增大，同时气浮支承的微振动强度也越大。　　为了抑制气浮支承的微振动，提出了一种新型微孔阵列节流结构。针对微孔阵列节流及传统小孔节流气浮支承，对比分析了静态力学性能，发现同样的供气压力下二者具有近乎相同的静承载力和刚度特性。研究了微孔阵列节流结构对气旋涡脱、压力波动的影响，阐明了其对微振动抑制的本质原因，即其中气旋涡脱及压力波动受到明显的抑制。通过实验对比分析，进一步验证了微孔阵列节流结构对微振动抑制的有效性。研究结果表明，新型微孔阵列节流结构能在保证气浮支承静态力学性能不变的情况下减小其微振动的幅度，从而可替代传统小孔节流应用于超精密气浮支承的结构设计。