航空航天结构在极端环境下受到热、力、磁、电等多物理场耦合作用，其结构健康状态很大程度上与所受热、力载荷分布特性密切相关。一方面，航空航天结构受温度影响发生变形，材料特性发生退化，使得力学承载能力减弱。另一方面，大型压力容器结构服役过程中，筒壁承受压力和腐蚀而变薄，使得结构安全存在隐患。因此有必要研究相应结构热属性与力学特性测试诊断方法，为结构服役安全状态的精确评估提供依据。光纤光栅传感器能感测材料和结构中的应力应变、温度、位移等70余种物理量，并且具有质量轻，频宽大，抗干扰，适应力强等优越性能，满足高精度、长距离和分布式监测需求。因此，本文研究基于光纤传感技术的典型航空航天材料与结构热属性、应变场监测方法，主要工作包括以下几个方面：首先，针对碳纤维复合材料热膨胀与热扩散属性监测需求，构建了碳纤维圆筒结构热力学模型，数值模拟得到其热应变分布情况。提出一种基于光纤光栅传感器的热膨胀系数监测方法，实现了热循环条件下的热膨胀系数变化趋势监测。此外，还提出了一种基于光纤水热平衡法的碳纤维复合材料圆筒热扩散系数测量方法，并验证了该方法的可行性与可靠性。其次，针对金属板状结构在热载荷下温度动态分布监测需求，采用有限元方法对金属结构、复合材料结构进行热力学建模分析。通过构建分布式光纤Bragg光栅传感网络，实现对金属板状结构关键区域温度分布的有效监测。通过多传感器的信息融合，设计了基于MATLAB的数据采集与处理GUI界面，实现了结构温度云图在线实时显示。再次，针对大型压力容器健康监测需求，借助有限元方法分析不同承载条件下应变场分布特征，提出一种基于分布式光纤传感网络的应变场重构方案。分别采用波分复用传感网络技术和光频域反射技术，研究了压力容器应变场在线监测技术。在此基础上，编写基于LabVIEW的压力容器应变监测系统软件。最后，针对智能可变体机翼执行机构控制目标，仿真得到机翼柔性后缘应变特性。研究液压伺服系统的控制方法，结合LabVIEW软件中的PID工具包，设计了变体机翼PID控制软件。