四旋翼飞行器具有高机动性、垂直起降等优点,在航拍、农保、灾难搜救等领域具有广泛的应用。但传统四旋翼飞行器的欠驱动、强耦合的特性导致无法对其飞行姿态和位置进行独立控制,在地震灾难现场等内部狭窄空间中的通过性较差,限制了四旋翼飞行器的任务执行能力。本文针对狭窄空间的飞行需求,设计了一款倾转四旋翼飞行器,可以以倾转姿态通过狭窄飞行空间,具有重要的理论意义和应用前景。设计出一种倾转变形四旋翼飞行器结构,在传统四旋翼飞行器的基础上,增加了一个倾转自由度,由一个舵机驱动四个旋翼同步、同向倾转,实现飞行器俯仰姿态的独立控制。采用Fluent流体仿真软件,分析了不同转速、不同倾转角度下旋翼产生的升力、扭矩,获得了倾转角度对旋翼升力、扭矩以及飞行器总升力和扭矩的影响规律。搭建了飞行实验系统,测试了不同转速、不同倾转角度下旋翼产生的升力,验证了气动力仿真模型的有效性。建立了倾转变形四旋翼飞行器动力学模型,采用MATLAB SimMechanics进行了动力学仿真,设计了包含倾转角度控制的串级PID控制器,开发了飞行器可视化仿真系统,实现了倾转四旋翼飞行器穿越狭窄空间的飞行仿真,分析了倾转姿态下飞行的动态响应和轨迹跟踪性能。设计了倾转四旋翼飞行器飞控系统,研制了原理样机,针对不同飞行模式进行了飞行实验。结果表明,飞行器可以在正常飞行模式下稳定飞行,也能够以倾转60°的姿态稳定悬停和飞行,实验验证了飞行仿真系统的和控制方案的有效性。