由于出现了能把功率保持到额定高度的高空发动机,以及因飞机启动速度增大,扩大了速度范围,一些研究者提出了以大螺距螺旋桨来实现起飞,以小螺距螺旋桨来完成高速飞行的方案。同时,在飞行中,若出现发动机故障停车,可以把停车发动机的螺旋桨设置为顺桨,以减少飞行阻力。因此,对飞行器变距螺旋桨的研究工作已经成为当前的热点问题。本文通过对两种不同变距机构特性的对比分析,建立了以电动机为动力的变桨距执行机构的数学模型,并搭建了螺旋桨变距机构的机电一体化模型,进一步分析了变距机构的稳定性、目标位置控制的准确性以及构件刚度的可靠性等性能,提出了从三维实体造型到实物样机设计研究的分析方法。首先,分析飞行器的飞行环境,根据螺旋桨的运动特性进行变距机构的虚拟样机设计,通过对比分析建立螺旋桨变距机构的核心原理机模型。同时,对变距机构原理机进行优化设计,得到机构的最佳传动角,为螺旋桨变距机构的深入研究提供了基础依据。其次,基于原理机模型,对螺旋桨变距机构进行数学建模,分析变距机构的运动学和动力学特性。同时,对机构模型的刚度进行计算验证。在对螺旋桨变距机构的计算分析基础上,分析螺旋桨变距机构控制系统的硬件选择及电路设计,搭建变距机构的控制系统以及提出了一种适合于本控制系统的控制算法。最后,通过综合运用三维建模软件和动力学仿真软件建立了飞行器螺旋桨变距机构以及控制系统的虚拟样机模型,并分析了变距机构的静力学、运动学以及动力学性能,同时对变距机构的动力学仿真做了相关分析。研究结果表明该螺旋桨变距机构按指令动作时,机构运动平稳、响应速度快、定位精度高;该机构结构设计简单、总体重量小、容易维护,能很好地实现设计目标。