随着航天事业的发展和状态感知需求的提升，大量具有柔性大变形特征的航天设备及结构需要实现智能传感与互联，然而传统刚性传感器往往无法满足保持共形贴合的基本要求。柔性传感器具有优良的延展性和界面适应性，在航天领域的智能穿戴设备、柔性结构变形监测等方面具有重要的应用前景和研究意义。本文针对航天领域中柔性传感器的应用需求，开展了柔性传感器的理论、设计与应用研究。

柔性表皮电子系统是集成了一种或者多种柔性传感器的智能穿戴设备，可以贴附在航天员皮肤上用于健康监测、远程诊断等。目前柔性表皮电子系统缺乏尺寸设计准则，尺寸过大会引起贴合处皮肤不适，尺寸过小会提升器件制备成本和复杂度。本文针对柔性表皮电子系统中经典的“岛-桥”结构，分别建立了“岛”与皮肤黏附接触的平面应变模型和轴对称模型；在Hertz接触理论的基础上，研究了薄板与圆柱和球体的共形接触问题，求得了零外力工况下接触表面的压力分布；分析了“岛”尺寸和弯曲刚度对共形接触的影响，提出了基于人体舒适度的尺寸设计准则，为柔性表皮电子系统的尺寸设计和优化提供理论依据。

柔性应变传感器是柔性传感器的一个重要分支，可以用于航天领域中降落伞、缓冲气囊、空间伸展臂等柔性结构的拉伸变形监测。本文基于力学结构设计策略，提出了曲线-直线的串联式传感结构；通过协调曲线与直线的几何关系，制备了一种结构简单、成本低、易于量产的柔性应变传感器；开展了传感性能的研究，证实了此柔性应变传感器线性度高、重复性好；改进了传感器，实现了温度补偿的效果。

由纤维编织组成的柔性结构已广泛应用于航天领域中，例如航天服、降落伞等。此类结构往往具备大应变的变形特征。本文基于一种柔性应变传感器，提出了柔性结构拉伸变形的监测方案；开展了芳纶编织试样的静态拉伸试验，监测了试样断裂前的拉伸变形；开展了降落伞的高塔投放试验，监测了径向带的拉伸变形；开展了降落伞的折叠压缩试验，证实了柔性应变传感器的耐压性和实用性。相关结果为航天织物材料及结构的拉伸变形监测研究提供重要参考。

可展开结构是航天领域中另一类常见的柔性结构，例如缓冲气囊、空间伸展臂等。此类结构往往具备大弯曲的变形特征。本文基于一种柔性曲率传感器，提出了柔性结构弯曲变形的监测方案；开展了缓冲气囊的充气试验、漏气试验和冲击试验，监测了特征点的弯曲变形；开展了空间伸展臂的循环展开试验，监测了特征部位的弯曲变形；开展了空间伸展臂的高低温试验，证实了柔性曲率传感器的温度适应性。相关结果为可展开柔性结构的弯曲变形监测研究提供了新思路。