本文通过实验测量与理论分析两种方法,研究了展弦比从2到10的自由下落薄片的翻滚运动,得到了展弦比对翻滚运动规律的影响。在实验研究中,我们设计并构造了薄片下落发射装置,可以以固定角度发射薄片。发射位置足够高,以便薄片下落能飘移足够距离,方便实验记录稳定翻滚下落状态。采用高速摄像机记录薄片翻滚下落的运动轨迹,并构造了实验结果处理方法,以此得到瞬时以及时间平均后的运动学和气动参数,包括下飘角、转速、下落速度、升力和阻力系数以及他们的波动谱。作为实验研究重要结果之一,我们发现,在某些范围的展弦比下,存在一个伴随着周期倍增的双周期旋转现象,对此现象,我们利用傅里叶分析明确了其频率的倍增。三维薄片即使在固定大攻角状态,流场也异常复杂。对于翻滚下落,除了旋转导致的复杂流场,瞬时大攻角状态下,也存在旋涡脱落以及非定常流动。因此,通过理论分析研究此类问题以获得展弦比对翻滚运动规律的影响,是具有较高复杂度的问题。在本文中,我们通过将考虑了翻滚的二维情况下的气动力与力矩估算公式,加入流向涡与转动环量的影响带来的修正,得到了三维情况下的升阻力以及力矩估算公式。其中涉及到的一些比例系数与展弦比无关,因此由展弦比足够大的实验结果标定。利用这些气动参数估算,我们构造了薄片下落的运动学模型。在翻滚下落处于平衡状态时,这样得到的运动学模型就可以给出下飘角、下落速度和旋转频率。通过与实验结果进行比较,我们验证了理论模型的有效性。以此理论模型,我们研究了各种参数尤其展弦比对下落规律的影响。实验和理论模型分析均表明:下飘角和下落速度垂直分量是展弦比的递减函数,转速和下落速度水平分量是展弦比的递增函数。原因是随着展弦比的减小,由翼尖涡和转动环量导致的诱导阻力加大,造成升阻比的减小,因此下飘角增大,而平动诱导阻力导致的耗散力矩,会使转速减小。