高空长航时太阳能无人机因其飞行高度高、飞行时间长、所需能源为取之不竭的太阳能而日益受到科研人员的关注。太阳能无人机的上述特点同时也让其在军事和民用领域中拥有十分广阔的应用前景。太阳能无人机以太阳能为主要能源，具有大尺度、大展弦比、分布式推进系统、低飞行速度等特点。分布式推进系统给太阳能无人机带来一些特殊的控制问题：大尺度使得太阳能无人机的能源系统需要模块化设计，以太阳能为能源使得无人机在控制问题中需要更多的考虑能源约束。本文针对太阳能无人机在航向控制中遇到的特殊问题展开研究，主要研究内容三方面包括：一是建立了太阳能无人机的六自由度非线性模型与线性模型，该模型的建立为后续的控制奠定了基础。二是设计了太阳能无人机的航向与纵向控制器。对于航向控制问题，研究了基于方向舵、螺旋桨差动以及方向舵与螺旋桨组合的航向控制方法。并分别选择伪逆法、再分配伪逆法、加权伪逆法、链式法和二次规划法进行无人机的航向控制分配，并研究了上述方法的优缺点。对于有扰动的情况进行仿真，证明无人机在航向控制方面的抗扰动能力较强。三是基于太阳能无人机大尺度的特点，提出了能源模块化管理方法；建立了太阳能电池输出功率模型；研究了无人机储能电池充放电模型和高度势能储能方法。在能源模块化的基础上，以及一天不同时刻，可用能源不同的情况下，提出变权伪逆法和变约束再分配伪逆法对无人机进行航向控制分配。研究结果表明：对于多螺旋桨太阳能无人机航向控制问题，针对不同的航向执行机构，无人机飞行的不同阶段、不同情况,可以恰当地选取控制分配方法和优化指标，从而提高无人机的航向控制效率和鲁棒性。本文对于高空长航时多螺旋桨太阳能无人机航向控制器的设计具有一定的指导意义。