由于火星与以往探测的行星有很大不同,它的表面有一层薄薄的大气层,可以将无人机应用于火星探测任务中。无人机具有观测范围广、移动速度快的优点,相较于以往的探测形式(着陆器、轨道卫星),将体现出极大的优势。旋翼是火星无人机的重要组成部件,其气动特性对整个无人机的性能起决定性的作用。由于火星环境的特殊性,火星无人机的旋翼将工作在低雷诺数条件下。雷诺数是判断流体流动状态的重要参数,它的改变将对气动特性产生巨大的影响。本文采用理论与实验相结合的方式,对火星环境下的无人机旋翼气动特性进行研究。基于计算流体力学知识,对二维翼型周围流场进行分析。比较火星大气环境与地球大气环境的差异,计算出无人机工作的雷诺数范围,分析火星空气绕翼型的流动情况。分析不同雷诺数对翼型升阻特性的影响,比较不同雷诺数时翼型周围流场的速度分布情况,观察边界层的变化规律。分析翼型的厚度、弧度、弧度的位置、前缘半径对升阻特性的影响,分析仿真结果,选出适合在火星低雷诺数条件下使用的最佳翼型。基于叶素动量理论,对整个旋翼的受力情况进行建模分析。考虑到火星大气条件的低雷诺数影响,使用引入涡流理论的叶素动量理论对整个旋翼的受力情况进行理论建模。将之前数值计算得到的二维翼型的升阻系数和旋翼的各项参数代入叶素动量理论模型,迭代求出干涉角,从而确定诱导速度,计算出局部升力和阻力,最后积分得到整个旋翼的推力、转矩。搭建火星旋翼气动特性测试平台,进行旋翼气动特性实验。利用真空罐构建火星大气环境,设计并搭建基于x PC Target构架的火星无人机旋翼气动特性测试系统。开展火星旋翼气动特性实验,并与理论分析的结果进行对比,分析验证理论模型的正确性。改变桨叶的半径、安装角度、展弦比进行多组实验,总结不同参数对旋翼气动特性的影响规律,为火星无人机旋翼的性能优化提供理论依据和参考。