倾转翼飞行器是一种介于固定翼飞行器和旋翼飞行器之间的新概念航空器,集旋翼机和固定翼机特长于一身,可以满足现实中对飞行器功能多样化的需求。根据倾转部位不同,倾转翼飞行器又可以分为三种构型,即倾转旋翼机、倾转涵道机、倾转机翼机。相关研究发现,相比于另外两种构型,倾转机翼机虽然对结构强度的要求较高,但在过渡模式下的气动特性好。早在上世纪60年代便有对倾转机翼机的研究,然而,因样机结构强度与飞行器自重的矛盾、气动耦合引起的颤振问题、飞行控制系统复杂等因素,相关研究已被迫放弃。如今,新型复合材料、加工工艺、数值模拟计算方法以及飞行控制方法的发展进步,为开展倾转机翼飞行器的研究提供了强力的技术支撑,因此,本文以设计一款新型倾转机翼飞行器为目的,从结构设计、控制方法研究和实物样机制作三个方面开展相关研究,具体研究工作如下:（1）倾转机翼飞行器结构设计。提出目的参数,确定总体气动布局,并通过估算主要气动参数验证目的参数和气动布局的合理性;结合目的参数和各部分结构功能要求,分别设计机翼、尾翼和机身的形状和尺寸,使用SolidWorks完成三维实体建模;提出前推式连杆放大倾转机构并确定相关参数,使用Adams进行运动学仿真验证倾转方案的可行性;通过机身、机翼有限元分析验证结构强度并进行轻量化设计。（2）倾转机翼飞行器控制方法研究。采用牛顿-欧拉建模方法,推导出旋翼模式和过渡模式下的动力学数学模型;设计基于串级PID控制方法的飞行器高度和姿态控制器;搭建Simulink仿真模型,进行PID参数整定,通过仿真验证动力学模型和控制器设计的正确性。（3）倾转机翼飞行器实物样机制作。分别对飞行器动力系统、硬件控制系统和机械结构零部件完成选型、加工与组装,完成倾转机翼飞行器样机搭建;使用拉压式测力传感器搭建螺旋桨升力测试平台,通过实验拟合出电机升力系数,为动力学模型提供参数;开展飞行器旋翼模式和过渡模式下的飞行试验,验证本文设计的可行性。本文最终设计出一款倾转机翼飞行器,为后续开展针对倾转机翼飞行器气动特性和控制方法的研究提供了模型和样机平台。