变形机翼可以针对外界飞行环境来改变自身的气动布局,从而达到最优化的飞行目标。机翼可变形技术是提高飞行器综合性能的变革性技术,对飞行器的发展具有重要意义。驱动器是实现机翼变形的关键技术之一,机翼要实现其展长、后掠角和面积的大幅度变化,驱动器必须提供足够的驱动力。压电驱动器不受太空电磁辐射的影响,可稳定的工作于真空和高、低温环境,非常适合应用于航空航天领域。本文设计了一种新型压电旋转驱动器,将其应用于可变形飞行器机翼结构中,驱动机翼改变翼展和后掠角。考虑到压电旋转驱动器对压电元件的要求,首先介绍压电材料的压电本构方程,对压电堆栈的力学特性、电学特性和迟滞特性进行分析,并测试PSt1000/16/60VS25型压电堆栈的输出位移,为压电旋转驱动器的设计提供必要的理论基础和数据参考。针对传统的压电旋转驱动器为实现驱动器转子步进旋转,需要多个钳位压电堆栈,造成驱动器成本高的不足,提出了利用二级位移放大机构将压电堆栈的直线伸长运动转化为棘轮转子转动的压电旋转驱动器。该驱动器采用单个驱动压电堆栈,利用棘轮机构实现钳位功能,降低了驱动器的成本。针对传统的压电旋转驱动器旋转分辨率不可调的缺点,提出了利用棘轮间歇旋转机构作为驱动器的转子,通过改变驱动棘爪组和止回棘爪组中各棘爪的间隔角度和个数调整驱动器的旋转分辨率。对压电旋转驱动器的关键元件柔性铰链机构进行分析研究,研究了直圆型柔性铰链的力学特性,分析了设计参数对直圆型柔性铰链转动刚度的影响。提出了柔性微位移放大机构作为压电旋转驱动器的第一级位移放大机构,对其进行了相应的理论分析,基于伪刚体模型建立了柔性微位移放大机构的动力学模型,利用能量法建立其固有频率模型,利用有限元软件ANSYS及实验的方法进行验证。利用分析力学方法建立了压电驱动柔性微位移放大机构的动力学模型,利用传递函数计算其响应。分析了设计参数对三角形位移放大机构放大率的影响,基于三角形位移放大原理提出了平行四边形位移放大机构作为第二级位移放大机构,对其进行了相应的理论分析。构建了压电旋转驱动器的实验测试系统,对压电旋转驱动器样机进行了实验研究,测试并分析了压电旋转驱动器的各项性能参数。最后,选用NACA4412翼型设计了变翼展机翼结构和变后掠机翼结构,利用FLUENT软件对机翼的气动性能进行仿真分析,研究了飞行参数、翼展和后掠角对升阻比变化率的影响。提出了利用压电旋转驱动器驱动机翼变形的驱动机构,利用机械系统动态仿真软件ADAMS及实验的方法对压电旋转驱动器驱动机翼变形进行了验证。结果表明,利用压电旋转驱动器驱动机翼变形的驱动机构设计方案可行,达到了预期的设计目标。本文设计的新型压电旋转驱动器具有成本低、易装可调和可控性好的优点,应用前景广阔。设计的变翼展和变后掠机翼,在飞行器亚音速飞行时,可以通过变形改善气动性能,降低燃料消耗。对压电旋转驱动器驱动机翼改变翼展和后掠进行了初步的研究,为航空航天和军事领域压电驱动器在可变形飞行器上的应用研究提供技术基础,具有一定的工程应用价值和理论指导意义。