旋翼式飞行器正不断朝着小型化和智能化发展,而风扰尤其水平风和竖直风则会对飞行器的气动性能造成极大的影响。自然来流中,水平风主要影响飞行器姿态,而竖直风则会加剧旋翼下洗流的紊乱从而引起拉力变化并增加额外功耗。因此,本文结合数值模拟和试验研究来分析不同旋翼间距以及来流风扰作用下微型四旋翼飞行器的气动性能,从而得到具有最佳气动特性的四旋翼气动布局。首先,本论文对四旋翼飞行器主要的机体结构进行了简单分析,并阐述了空气粘性效应对旋翼气动特性的影响。另外从理论上分析了四旋翼飞行器气动干扰模型及旋翼风扰气动模型。同时也提出了一套适用于微型旋翼的三维模拟方法。其次,利用单旋翼试验装置测量旋翼的拉力和功耗以分析不同转速对单旋翼气动性能的影响。并通过所提出的数值模拟方法对孤立旋翼实施模拟研究,以对旋翼的升阻特性、桨尖及表面压力分布、速度分布以及流线分布等进行研究分析,然后结合试验结果以检验此模拟方法的准确性。最后,基于单旋翼气动特性的测试台建立了用于测量微型四旋翼飞行器气动性能的试验平台,得到了各个间距比以及不同工况下四旋翼飞行器的拉力和功耗,以此来分析间距比的变化对四旋翼整机气动性能的影响。同时对各个旋翼间距比下的四旋翼进行数值模拟分析,对比试验结果,得到了悬停状态下四旋翼的最佳旋翼间距比。进一步,在低速风洞中对最佳气动布局下的四旋翼飞行器进行吹风试验,并结合风扰环境中四旋翼的数值模拟结果,分析了四旋翼飞行器的抗风性能。研究表明:1)低雷诺数气动环境会使旋翼的升阻比降低,旋翼气动性能被削弱。2)四旋翼相邻旋翼间适度的气动干扰有利于提高四旋翼总体的气动性能。3)间距比L/R=3.6为微型四旋翼系统的最佳气动布局,此时其功率载荷最大,气动性能最好。4)在水平风扰影响下四旋翼飞行器的拉力明显增大,而在竖直风扰的影响下拉力则被极大削弱。5)在水平风扰影响下,四旋翼上游旋翼的尾迹和下洗流对下游旋翼造成的干扰有助于四旋翼整机拉力的提升。6)在竖直风扰影响下,旋翼下洗气流被严重破坏而变的十分紊乱,从而导致四旋翼气动性能明显下降。7)四旋翼飞行器具有较强的抗水平风扰的能力,特别在风速较低时尤为明显;而其抗竖直风扰的能力较差,气动性能被竖直风扰极大削弱。