相比传统的飞行器,变体飞行器可以通过机翼或者机体变形在不同飞行状态下获得更高的飞行效率或者更强的飞行机动能力。近年来,随着材料科学和制造工艺的不断进步,国外的科学工作者根据变体飞行器的不同构型,研究了相应的关键技术,甚至有些方案在真机上进行了实验,证实了其优异的效果。我国的变体飞行器研究尚处于初步探索阶段,目前局限于理论研究和地面样机模型测试,距离实际应用还需进一步努力。此外,国内外的变体技术研究主要还是集中在机翼的静态变形而对动态变形的研究较少。本文基于飞行器的变体方式并结合其构型分类总结了国内外变体飞行器的发展历史和研究现状,并对其需要的关键技术进行了分析。在对翼型变形气动机理研究基础之上,以气动效率和最大气动力为主要目标,对变体机构和柔性蒙皮结构进行了相关研究,验证其变形原理的可行性,最后对变体飞行器的性能进行了数值仿真和实验验证。本论文的主要研究内容和成果如下:1.提出了一种前后缘可同时偏转的可变参数翼型变弯度模型,通过气动仿真和数值模拟,在定常流场下,对其升阻特性进行了分析;在非定常流场下,对二维单桨叶动态旋转模型进行了气动仿真,主要研究该模型气动力产生的历程以及气动力的大小和气动效率,同时对单片刚性和柔性变弯度桨叶的气动性能进行了对比;建立了扑翼弦向扑动的二维运动模型,研究了翼型动态变弯度对其气动特性的影响。2.以摆线桨和柔性扑翼为研究对象,对三维柔性翼动态变体飞行器气动特性进行了研究。着重对摆线桨多桨叶间的干扰问题进行了研究,研究发现不论是刚性桨叶还是柔性桨叶,多桨叶单片桨平均气动力和气动效率都随着桨叶数量增加单片桨叶的效率越低。柔性变弯度桨叶间的气动干扰略大于刚性桨叶,但是总的气动效率还是要高于刚性桨叶。提出了一种大变形柔性扑翼模型,以推力和气动效率为主要研究目标,对刚性和柔性翼的气动特性进行了研究对比。3.对三种柔性蒙皮支撑结构(梯形、U形、V形)几何参数进行了无量纲处理和力学模型的分析,通过数值仿真和力学实验对三种结构的面内伸缩特性进行了对比;对三种柔性蒙皮结构的面外特性进行了数值模拟和实验验证,并对三种结构拉伸变形前后的面外承载能力进行了分析。4.针对固定机翼设计了一套基于柔性蒙皮支撑结构的前后缘可偏转的变弯扭机翼段,可代替传统舵面实现飞机的姿态控制。相对采用普通襟副翼的机翼而言,变弯度机翼可以明显降低飞机的起飞和降落滑跑距离。基于传统摆线桨的机构设计并制造了一种可变弯度的柔性桨叶和相应的驱动机构,可以实现摆线桨气动力大小和方向的控制,实验表明采用柔性桨叶可以提高摆线桨的气动效率约6-8%。