微型飞行器（Micro Air Vehicle, MAV）在军民用领域都有广泛的应用前景，已经成为一个国际性热点课题和研究前沿。微型涵道飞行器是微型飞行器研究中的一个重要分支，它可以悬停、垂直起降和前飞，且安全性高、结构紧凑、噪声低。本文的主要内容是微型涵道飞行器的设计与控制研究，包括微型涵道飞行器的设计、低雷诺数气动特性研究、非线性飞行动力学特性研究、自适应飞行控制系统研究。针对涵道飞行器一般只能以直升机模式低速前飞，设计了一种能以飞机模式快速前飞的新型可倾转有翼微型涵道飞行器。该涵道飞行器设计有固定机翼，且涵道和机翼外形设计综合考虑了低速飞行和快速飞行的性能要求，机翼纵向位置设计考虑了不同螺旋桨转速、前飞速度、迎角等运动参数对俯仰力矩的影响。采用数值计算和风洞试验的方法研究了微型涵道飞行器低雷诺数空气动力学特性，分析了各种运动参数对微型涵道飞行器气动特性的影响。在数值计算过程中，螺旋桨模拟采用动量源方法。采用基于非结构嵌套网格技术的数值计算方法计算了微型涵道飞行器的动阻尼导数。研究结果表明：微型涵道飞行器的空气动力学特性具有显著的非线性和非定常特性。微型涵道飞行器不仅可以悬停，垂直起降和以直升机模式低速前飞，而且能以飞机模式快速前飞，并在整个飞行包线中具有良好的气动特性。微型涵道飞行器非线性飞行力学模型研究是微型涵道飞行器设计中的一个重要环节。微型涵道飞行器由于包线大、尺寸小、速度低和气动布局特殊，其飞行动力学特性具有显著的非线性和非定常特性。建立了微型涵道飞行器的飞行力学模型，计算了它的基本性能和配平曲线，研究了它在整个飞行包线内的非线性飞行力学特性，为飞行控制系统的设计奠定了基础。由于微型飞行器具有显著的非线性和非定常飞行力学特性，传统的控制方法已不能满足要求。针对这一问题，研究了基于动态逆和神经网络的自适应飞行控制系统。该飞行控制系统由动态逆控制器、PD补偿器、神经网络补偿器和伪控制补偿器组成。在仿真过程中，考虑了非定常大气扰动对微型涵道飞行器的影响。仿真结果表明，本文设计的自适应控制系统有较强的鲁棒性、稳定性和指令跟随能力，比动态逆-PID飞行控制系统更适合于微型涵道飞行器。