针对垂直起降固定翼无人机的动力需求特点，提出了一种专用于该类无人机的串联混电系统优化设计方法。建立了旋翼、固定翼及转换模式下的垂直起降固定翼无人机的需用功率解算模型和基于串联混电系统功率传递路径的混电功率解算方程。给出了计及功率约束、能量约束及电池充电的电池质量解算方法，并在大量统计数据的基础上建立了其他混电部件质量解算方程。使用威兰氏线法建立了计及发动机工作点变化的燃油消耗模型。将整个飞行剖面划分为k个阶段，使用柯西变异粒子群算法基于前述物理数学模型在k个飞行阶段展开混电控制参数优化，从而完成垂直起降固定翼无人机的顶层设计要求向串联混电推进系统最佳运行策略、设计功率及质量分配方案的转化。在城市货运和山区货运两种应用场景下对所提方法进行了验证，最后分析了优化设计结果对于不同飞行阶段性能要求的敏感性。研究结果表明：垂直起降固定翼无人机任务剖面的调整及各飞行阶段的性能要求变化对串联混电推进系统的优化设计结果有显著影响，所提方法可较好地捕捉上述影响，对垂直起降固定翼无人机的各类应用场景均具有较好的适应性。