仿生折叠倾转三旋翼无人机作为一种新型的无人机,同时具备固定翼和多旋翼的优点,对起降环境要求较低,能够快速到达目标区域执行任务,且具有跨越介质的入水和出水功能,在军用和民用领域具有重要应用价值。本文设计了一种仿生折叠倾转三旋翼无人机,对其建立了动力学模型和并进行了模型参数的辨识,对干飞阶段旋翼模式下的虚拟量分配算法进行了设计与软件仿真,最终搭建出无人机样机进行了多种模式下的飞行试验,达到了预期效果。本文主要进行了以下几方面的工作:(1)针对仿生折叠倾转三旋翼无人机的功能特点,进行了倾转无人机构型的设计并提出了折叠机翼的概念,为无人机的入水动作提供了条件。对倾转三旋翼无人机进行了倾转机构的设计,理论计算表明该设计具有较小的旋翼/机翼气动干扰;对起飞重量进行了计算并进行了动力系统的验证,为无人机的正常飞行功能的实现创造了条件。(2)对仿生折叠倾转三旋翼无人机干飞阶段的固定翼模式和多旋翼模式进行了受力分析和动力学建模,对旋翼模型中的参数进行了实验法辨识,得到了旋翼的拉力系数和扭矩系数、无人机的转动惯量以及倾转舵机控制量和倾转角度的关系,对无人机的开环模型进行了仿真,指明了飞行控制系统对于无人机稳定飞行的重要性。(3)对于干飞阶段的旋翼模式进行了控制量分配的研究,在传统分配方法的基础上进行改进得到了静态分配控制方法和转速优先分配方法,对姿态控制部分的角度控制环和角速度控制环进行了PID控制器的设计。基于控制量分配算法以及PID控制器,在MATLAB/SIMULINK中搭建了无人机飞行控制系统,仿真结果表明转速优先分配方法表现出了较好的性能。(4)基于理论计算结果搭建了倾转三旋翼无人机,并对机载和地面电子设备进行选型,对无人机进行了飞行前的调试,具备飞行条件后进行了定点悬停、悬停干扰、定高飞行、加速前飞等多种模式下的试验,试验结果及数据表明无人机能够实现姿态和位置稳定的飞行任务,为海空跨介质无人机干飞阶段倾转过渡模式以及入水阶段的实现创造了条件。