仿生变体飞行器是一种新概念飞行器，在军事与民用领域存在广泛应用前景，是目前国内外的研究热点。与传统固定翼和旋翼飞行器相比，仿生变体机翼飞行器存在独特性能优势，必将在飞行器研究中占有重要地位。同时仿生变体飞行器作为新型飞行器形式，对航空技术的发展有重大意义。本文针对多自由度仿生变体机翼的相关设计与驱动性能进行探索研究。主要研究内容包括：首先，从鸟类的飞行原理出发，分析鸟类扑翼、滑翔和翱翔飞行方式下的飞行特点。研究鸟类与飞行相关的大小胸肌和翅膀的结构与功能以及对仿生学的启示，为仿生研究提供理论基础。其次，以鸽子为对象进行生物力学研究。观察研究鸽子的外部形态，比较归纳赛鸽有利于飞行的翅膀几何形状。通过鸽子解剖、电刺激和红外热成像，研究鸽子与飞行相关的骨骼、肌肉系统以及飞行过程中的姿态变化。在此基础上，提出了两关节的变体机翼结构，研究前后掠角和上下反角对于机翼的气动性能影响，表明所设计变体机翼能够较好的在结构与功能上实现对鸟类飞行的模拟。然后，针对不同飞行方式的鸟类的翅膀几何形状特点，分别对扑翼飞行与翱翔飞行的目标进行飞行姿态优化布局。选取鸽子为扑翼飞行鸟类代表，变体机翼的几何形状按照长距离飞行冠军赛鸽的气动外形进行设计，通过控制关节角度的变化范围和稳定特性，得到变体机翼在起飞/着陆、突防俯冲和巡航时的关节角度配置，并分别对三种任务姿态进行气动分析。选取具有卓越翱翔性能的信天翁为滑翔与翱翔飞行鸟类代表，按照与仿鸽子变体机翼同样的技术手段，得到三种任务状态的关节配置角度和气动特性。机翼的优化布局外形与飞行鸟类的姿态较好匹配。最后，选取进行前后掠和上下反的单关节为对象，研究设计关节运动的驱动结构。选择SMA弹簧作为驱动元件，研究热处理训练时间、弹簧直径和弹簧圈数对SMA弹簧力学性能的影响。对SMA弹簧进行电驱动，分析研究SMA弹簧温度和力学性能与电流大小的关系。设计制作变体机翼单关节驱动结构，得到电流与偏转角度关系，从而得到每个关节目标偏转角下的输入电流。