近年来，直升机以其独特的性能和机动能力在军用和民用方面有着其它机种不可替代的重要作用，特别是最近，我国已开放低空空域允许私人直升机飞行，因此，对直升机飞行员进行日常飞行训练就变得更加迫切。另一方面，随着虚拟现实技术的发展，飞行模拟器以其安全、节能、经济和高逼真度等优势，已经成为飞行员训练和飞机研发过程中不可缺少的仿真试验设备，本文根据实际科研项目的需要，对直升机模拟器的关键技术问题进行了深入系统的研究，并取得了如下创新性成果。(1)针对仿真应用，建立了直升机飞行的旋翼空气动力学模型。直升机的旋翼桨叶绕桨毂转动时，同时绕水平铰作挥舞运动，此时求旋翼升力将变得十分复杂棘手，并且，国内外鲜有文献对旋翼升力的迭代计算流程进行探讨，本文在对旋翼的空气动力学进行分析时，分别利用动量法和叶素法推导出悬停、垂直上升和下降时旋翼升力的求解公式，并推导出一般飞行状态和垂直起降状态的自然挥舞运动方程；当考虑桨叶的挥舞运动时，利用叶素法分析了叶素力，提出了一种求旋翼对机身产生的升力、侧向力及后向力的八占位法。利用动量-叶素法，推导了理想扭转和线性扭转型桨叶的旋翼升力计算式，给出了此两种叶型针对仿真应用的旋翼升力的迭代计算流程。(2)建立了可同时适用于飞行与着陆仿真的机身动力学模型。在现有的直升机模拟器动力学模型中，多在飞行和着陆时分别采取两个不同的动力学模块，这使得模拟器很难准确反映出直升机着陆或离地瞬间的动态特性。本文在前述直升机飞行的空气动力学模型基础上，将机轮简化为带有粘性阻尼的三维线性弹簧，选取含有耗散函数的拉格朗日方程进行建模，以微小时段下机身的微小位移和转角为广义坐标，建立了集飞行与着陆为一体的六自由度机身动力学模型；基于四阶龙格库塔法，给出了机身位置和姿态角的具体计算流程。(3)结合新搭建的直升机飞行模拟器实验台，编制了直升机动力学仿真与视景仿真软件。利用MultiGen Creator软件建立了地形和直升机的三维视景模型；采用HLA技术框架作为数据通信模块，实现了飞行仿真系统与视景仿真系统之间的数据传输，利用HLA技术中的时间推进机制，有效地解决了视景仿真画面的迟滞性问题；根据传过来的直升机位姿参数，利用视景驱动软件OpenGVS在VC++6.0平台上完成了直升机的实时驱动。从仿真画面上看，系统的跟随性较好，满足了直升机模拟器在视景仿真方面的实时性和逼真度要求。在搭建的直升机模拟器实验平台上对前文提出的旋翼空气动力学理论进行了仿真和验证，通过与实际飞行数据对比，验证了本文提出的空气动力学模型和机身动力学模型的正确性和实用性。最后，在此实验平台上对直升机的典型飞行及着陆动作进行了仿真。论文还做了如下工作：(1)对机身所受的其它气动力进行了建模。详细探讨了旋翼对机身的反扭矩和陀螺力矩、尾桨对机身的气动力，以及悬停和垂直起降时周围空气对机身的气动阻力。(2)制定了模拟器的整体规划方案，同时对视景仿真系统中的视景显示子系统进行了设计。根据模拟器的设计要求，对模拟器进行了整体规划，在确定了视景显示系统的方案后，对球幕投影系统进行了设计。