复合式高速无人直升机同时具备了直升机和固定翼的优势,是目前高速飞行器的研究热门之一。本论文针对双螺旋桨复合式高速无人直升机进行了飞行力学相关分析和操纵策略研究,在此基础上展开了控制律设计,并对该复合式无人直升机进行了悬停试飞试验。首先,在课题组研制的双螺旋桨复合式高速无人直升机的基础上,采用叶素理论搭建起旋翼、机翼、螺旋桨以及平垂尾的飞行力学模型,其中采用干扰因子的方式来构建旋翼对机翼的气动干扰模型,机身模型采用风洞实验数据,建立起该直升机的非线性飞行动力学模型。其次,对于复合式直升机存在的操纵冗余问题,本文提出了一种操纵策略,以权重系数来分配操纵通道,通过添加平均螺距杆纵向通道,由螺旋桨平均螺距控制前飞速度;在此基础上进行配平,实现了各个杆量在三个模式间的光滑过渡,从而验证了操纵策略的合理性。然后,对非线性飞行动力学模型展开线化处理。通过稳定性分析,发现该直升机的速度稳定性、迎角稳定性、横向稳定性和航向稳定性的变化趋势;通过操纵响应分析,发现该直升机垂向旋翼总距引起的垂向速率与横向航向的耦合、纵向差分螺距引起的偏航角速率与横向的耦合以及纵向平均螺距带来的纵向速率与横向航向的耦合等。最后,设计了该直升机的控制律,包含了基于显模型的内回路和在内回路基础上扩展的外回路,进行了仿真分析和性能评估。并且,对本文的试验机进行了悬停试飞验证,进一步验证了提出的操纵策略以及控制系统的合理性。