垂直起降飞机因其灵活的起降方式在军用和民用领域一直具有巨大的应用价值。但现有垂直起降飞机由于在无自由来流时全机气动升力为零，故而垂直起降的实现需要完全依赖发动机的直接推力，过大的动力代价给垂直起降飞机的设计带来了较大困扰。
　　为解决垂直起降飞机存在的以上不足，本文以螺旋桨为动力单元，基于“动力诱导增升”的设计思路，首先从常规拉力螺旋桨干扰下机翼气动力的变化规律和机理着手研究，并在此基础上，提出设计了动力诱导增升式平直双翼垂直起降气动构型。针对这一气动构型，详细研究了其在垂直起降、悬停、过渡转换、平飞四个典型飞行阶段的气动特性；为进一步发掘诱导增升式双翼气动构型的动力诱导增升潜力，基于动力/机翼耦合设计的思路，对平直双翼构型进行了改进，提出设计了诱导增升式半涵道双翼气动构型并获得了良好的改进效果。本文的主要研究工作和研究结论如下：
　　(1)为便于开展以螺旋桨为动力单元的垂直起降气动构型设计，基于滑流干扰下气动力的快速预测以及详细流场分析的双重需求，首先发展了面元/黏性涡粒子混合计算方法用于机翼宏观气动力的快速求解。在该方法中，采用了速度-涡量形式的N-S方程对升力面尾迹的发展进行描述，有效解决了传统面元法中因面元相互靠近导致的数值奇异问题，提高了面元法的计算精度。基于螺旋桨/机翼干扰下详细流场分析的需求，研究了适于螺旋桨复杂旋转流场求解的多重参考系CFD数值模拟方法以及适于模拟垂直起降飞机非定常运动的动网格求解技术。通过与风洞实验模型的对比校验，证明了文中计算方法是高效准确的。
　　(2)为获得“动力诱导增升”的垂直起降气动构型，首先从常规拉力螺旋桨/机翼气动构型着手，详细研究分析了螺旋桨安装位置、数量变化对机翼气动力的影响规律。结果表明：螺旋桨对机翼的气动干扰主要通过桨盘对气流的轴向加速以及滑流诱导的上洗、下洗作用来实现。对于本文所采用的螺旋桨/机翼气动构型，在螺旋桨滑流干扰下，机翼气动力出现了增升增阻、气动效率下降的现象。螺旋桨垂直安装位置对机翼升阻比的影响较为明显。在较高的垂直安装位置下，螺旋桨滑流的干扰能够将机翼增升增阻行为改善为增升减阻，机翼升阻比得到提高。
　　(3)基于“动力诱导增升”的需要，在常规拉力螺旋桨/机翼气动构型基础上提出了翼上螺旋桨构型，并对螺旋桨弦向安装位置以及桨尖间隙的影响规律开展了详细的研究分析。在翼上螺旋桨构型中，螺旋桨对机翼的影响几乎全部发生于机翼上表面，且主要表现为桨盘的抽吸和滑流的加速。在抽吸加速作用下，机翼气动力随螺旋桨安装位置变化均表现出了增升减阻的良好效果，从而表明通过合理利用螺旋桨的干扰，翼上螺旋桨构型具备了“动力诱导增升”能力。
　　(4)为能够对垂直起降飞机进行零来流下的气动增升，在综合常规拉力螺旋桨/机翼构型与翼上螺旋桨构型两者各自气动优势的基础上提出设计了倾转动力的诱导增升式平直双翼垂直起降气动构型。详细研究了螺旋桨参数、双翼构型参数对该气动构型在垂直起降、悬停、过渡转换、平飞阶段中动力诱导增升效果的影响规律。研究结果表明，在螺旋桨的动力诱导下，诱导增升式双翼构型在零来流的垂直起降、悬停阶段均能迫使机翼产生可观的诱导气动升力。双翼构型的总升力由诱导气动升力和螺旋桨拉力垂直分量共同承担，并在动力偏角?=50°时达到最大值。在垂直起降阶段内，诱导增升式双翼构型的最大升推比相比于常规垂直起降构型提高了23.2%，这表明该构型能够以较小的动力代价完成垂直起降飞机典型阶段的飞行。而在悬停阶段，因地效干扰消失，诱导增升式双翼构型的诱导效果得到了进一步提升，升推比和诱导率相比于垂直起降阶段分别增长了21.13%和133.09%(对应δ=70°)。平飞阶段内，在滑流的有利诱导下，双翼构型的气动效率相比于同等面积的单独机翼略有提高。诱导增升式双翼构型在所有典型飞行阶段表现出的良好气动性能充分证明了：将“动力诱导增升”设计思想用于垂直起降飞机气动设计是合理有效的。
　　(5)为进一步发掘诱导增升式平直双翼的动力诱导增升潜力，基于涵道螺旋桨的设计原理，将平直双翼设计改进为诱导增升式半涵道双翼，实现了动力与机翼的耦合设计。计算结果表明：改进后的诱导增升式半涵道双翼构型显著提升了涵道翼段内螺旋桨对主机翼的诱导增升效果，半涵道双翼构型的气动性能在所有典型飞行阶段均比平直双翼构型有所提升。以垂直起降阶段的单桨诱导结果为例，半涵道双翼总升力最大增量达到了22.7%，诱导率最大增量为32.08%。在半涵道双翼构型诱导能力改善的同时，螺旋桨拉力也有大约3%的增量。因此，诱导增升式半涵道双翼气动构型的动力/机翼耦合设计达到了提高动力诱导增升能力的目的，实现了螺旋桨与机翼气动性能“双赢”的良好效果。