非充气轮胎改变了轮胎必须由压缩空气提供支撑的方法,取而代之的是轮胎与轮辋一体化设计。与充气轮胎相比具有免充气、防泄露、防爆胎、易加工成型等特点,特别适合野外驾驶,因而得到了越来越广泛的研究。但由于结构方面的问题,存在着容易使异物进入、空气阻力大、胎噪音大等缺点,同时由于非充气轮胎的结构参数对车轮滚动阻力、接地压力分布和垂向刚度等性能有较大影响,为了使新型的非充气轮胎更好地应用于车辆,本文以扇叶轮辐式非充气轮胎为研究对象,对其承载性能、气动噪声和气动特性展开了分析研究,优化轮胎的结构性能参数,从而达到增强行驶平顺性和降低空气阻力的目的。通过CATIA软件建立扇叶轮辐式非充气轮胎的原始模型,主要包括了扇叶型轮辐、剪切带、弹性胎面和轮毂。侧向倾斜的轮辐可以增加轮胎的排泄能力,刚性轮毂能对车轮整体起到支撑功能。运用ABAQUS软件建立有限元模型,赋予超弹性聚氨酯材料属性,对轮胎作静力学仿真,得到5000N额定载荷下轮胎应力云图、下沉量、径向刚度,将额定载荷下的径向下沉量作为判断承载性能的指标。使用ANSYS软件对原始模型固有频率进行分析,得到轮胎振动位移变形和振动频率。通过Fluent软件建立轮胎外流场进行CFD数值模拟,对轮胎气动特性和气动噪声仿真模拟。采用Realizable k-ε模型计算轮胎不同工况下的气动特性,探究不同行驶条件（行车速度、航向角、侧倾角）对轮胎气动特性的影响,并研究非充气轮胎对整车气动特性的影响。研究表明:随着行驶速度增加,气动力增大;随着车轮航向角增大,气动系数减小,气动阻力增加;而气动力受外倾角的影响不大;扇叶轮辐式非充气轮胎的装配会增加整车模型的空气阻力,且对气动升力影响较大。采用LES大涡模拟和FW-H模型对轮胎模型进行气动噪声模拟,得到静止和旋转工况下轮胎的噪声数据和声压级频谱图,验证了轮胎噪声的来源主要是旋转噪声和涡流噪声。探究了扇叶轮辐数量、厚度、曲率、偏转角、排列方式等结构参数对轮胎承载性能和气动特性的影响,为轮辐结构参数优化提供理论支撑。研究结果表明:增加轮辐数量、增大轮辐厚度、降低轮辐曲率、增大侧向偏转角度可以提高轮胎的承载能力,采用错位排列方式和单轮辐会削弱轮胎的承载能力。轮辐数量、厚度、曲率、偏转角对轮胎气动特性的影响较小,而轮辐若采用错位排列方式和单轮辐会大大增加气动系数,不利于轮胎的降阻优化。根据单个因素的仿真结果,设计了4因素3水平的正交试验,以轮胎的下沉量、气动阻力、气动升力作为正交试验评价标准,通过极差分析法得出性能最优组合模型。最后进行了风洞试验来验证数值模拟。按照1比3的比例缩小轮胎模型,经3D打印制成实物模型。以直流吸气式教学风洞为试验平台,研究风速和风向角对轮胎气动特性,验证了本文轮胎气动特性仿真结果的准确性,为优化非充气轮胎结构从而降低空气阻力提供试验依据。