直升机具有能垂直起降、可悬停等独特的飞行性能，在军事和民用领域得到了广泛的应用。由于前行桨叶激波和后行桨叶失速的限制，相对于固定翼飞行器，直升机的飞行速度低、航程小，高速、高机动、大航程直升机一直是直升机设计人员追求的梦想。共轴刚性旋翼复合式构型有效消除了后行桨叶大迎角失速问题，成为提高直升机的飞行速度的新的解决方案。根据军事和民用领域潜在的需求，本文拟研制一种高速共轴式直升机。根据目标应用场合和潜在需求，给定了高速共轴式直升机的使用技术要求，在综合参考国内外共轴式直升机和高速直升机构型和参数的基础上，通过分析计算，确定了高速共轴式直升机总体参数，依据发动机的性能要求和市场供应情况，完成了发动机的选型，为直升机的设计提供了指导依据。采用模块化方法，通过CAD软件设计了包含有超越离合器模块、主旋翼传动机构模块、推进桨传动机构模块的传动机构，并分别对主旋翼操纵机构、推进桨操纵机构进行详细设计，完成了高速共轴式直升机核心零部件的结构设计工作。阐述了直升机操纵机构的工作原理，通过机构简化的方法，绘制操纵机构简图，根据机构自由度Kutzbach-Grübler公式，解算得到主旋翼操纵机构和推进桨操纵机构自由度，采用封闭解法分层构建了主旋翼操纵机构运动学模型，采用数值解法构建了推进桨操纵机构运动学模型，并分别推导了操纵机构正逆位置运动学解，为直升机的控制提供了理论依据。根据推导的操纵机构运动学公式，在Matlab软件中，搭建操纵机构运动学模型，通过一系列仿真分析，研究了操纵机构的运动特点，分析操纵机构运动与直升机控制通道的关系，并对直升机的总距通道和航向通道进行了解耦分析；设计操纵机构运动学静态测量和动态测定装置，实测获得操纵机构在不同运动状态下的运动数据，通过仿真与实验对比方法，验证了所建的操纵机构运动学模型的正确性和有效性。