近年来,共轴无人直升机主要向两个极端发展,一是小型化用于侦察巡逻等,二是重型化用于运输,但由于其具有一定的研究难度,国内产品尚不成熟。主要原因在于共轴无人直升机复杂的操纵系统以及其带来的机体重量。本文给小型化共轴直升机提供一种变转速半差动的操纵机构,本机构结构简单,重量小,操纵稳定性突出。创新性的将半差动航向控制引起的升力变化,由总距补偿改变为旋翼转速的变化,这样就省去了上下旋翼总距控制所需舵机和机构的重量;本机构还降低了共轴无人直升机巡航飞行时的需用功率,提高了无人直升机的航时。得到机构样机后,进行无人直升机平台的搭建,进行试飞试验,对机构进行验证。首先根据小型共轴无人直升机的设计要求,对比现有的4种共轴无人机常用的控制方式,确定了使用由呈90°放置的双舵机操控的单自动倾斜器半差动变转速的控制方案。对旋翼系统进行结构设计和分析,并基于CFD对双旋翼进行气动仿真,探讨了桨叶桨距角、旋翼转速和旋翼拉力的关系;对操纵机构形式进行选择,对其工作原理和机构运动学进行了分析,使其可以进行大范围的周期变距运动,进行运动学正、逆解,使用MATLAB编程进行输出。对关键部件进行强度分析并计算铰链力矩。对变转速直升机进行配平计算,得到可以用于计算变转速直升机在不同前飞速度下的旋翼转速和需用功率的算法,搭建无人直升机平台,进行调试和试飞,对旋翼转速和需用功率进行测量,达到了该机构预期的节省功率效果。本文对机构进行了总体方案选择、详细部件设计、理论建模分析、仿真分析、飞行平台试验飞行等,但在后续的飞行试验和飞机控制等方面还有很多工作。