近年,微小旋翼飞行器发展迅速,在军事和民用领域得到了广泛的应用。由于自动倾斜器结构比较复杂,在一定程度上限制了直升机微小型化的发展,所以目前市面上结构简单的四旋翼无人飞行器占据较大的份额。本文的研究对象斜铰旋翼,是一种不依赖自动倾斜器就能实现变距的新型旋翼,并且其结构简单易实现。本文针对模型特点,对变距角调节规律、力/力矩调节规律等进行了深入的剖析,并且探索了该旋翼的应用场景。纵列式双旋翼构型的直升机有不错的机动性,同时有优秀的载重能力,有广阔的应用前景。所以本文研究点之一就是将斜铰旋翼应用于纵列式双旋翼无人直升机,并进行飞行控制研究。本文的主要内容为:（1）从斜铰旋翼的机械结构设计、材料选择、部件选型出发,分析其变距原理。根据斜铰旋翼的几何特性,利用D-H法确定桨叶和桨毂之间的姿态角。利用拉格朗日力学建立完整的斜铰旋翼动力学模型,并且搭建模型进行仿真验证。（2）线性化斜铰旋翼动力学模型,分析变距角变化特性,在此基础上设计参考电机转速,实现通过无刷直流电机转速操纵斜铰旋翼变距角的功能。由于旋翼系统对电机的响应要求较为严格,在通过辨识实验获取的电机模型的基础上,设计了基于模型信息补偿的线性自抗扰控制器,并通过仿真验证了该控制方案的可行性。（3）对基于斜铰旋翼的纵列式双旋翼无人直升机进行操纵性分析,确定直升机姿态操纵策略。参考相关文献,建立纵列式双旋翼直升机模型。由于斜铰旋翼是强耦合、强非线性系统,不宜直接与纵列式直升机运动学和动力学模型结合,因此,本文依据模型的响应特性,利用谐波平衡法简化了该模型。同时,利用叶素理论建立了斜铰旋翼的气动力模型,分析了旋翼产生力和力矩的特点和调节规律。（4）通过配平和“小扰动”线性化的方式分析纵列式直升机系统特性,进行控制量配对。并且针对直升机的俯仰、滚转、高度通道分别设计了自抗扰控制器,最终仿真结果表明控制效果良好且控制量均处于合理的范围内,符合物理概念,为后续的工程实现奠定了基础。