无人直升机具有独特的飞行能力,既能实现视距内悬停和低速飞行,又能进行超视距飞行,具有重要的军事和民用价值。前飞段是无人直升机超视距飞行的基础,其控制效果直接影响了超视距飞行的稳定性和安全性。本文以中国直升机设计研究所的U8E无人直升机为研究对象,从飞行特性分析、飞行控制律设计、功能模块实现、自主航线模块规划等角度研究和验证了样例无人直升机前飞段的相关控制技术。鉴于无人直升机的高阶、强耦合、非线性等动力学特点,本文首先从固定翼飞机前飞与直升机前飞的飞行特性异同以及直升机悬停与前飞的飞行特性差异等两个角度分析了无人直升机前飞段在稳定性、耦合性和操控性等方面的特殊性,并据此制定了样例无人直升机前飞段飞行控制技术的研究方案和技术路线。其次,根据样例无人直升机前飞段控制的飞行功能和性能需求,优化设计了以平面运动和垂向运动为核心的飞行模态以及四通道的内/外回路控制律,实现了前飞段的功能模块和自主航线飞行功能;重点研究了样例无人直升机协调转弯的固定转弯半径和固定偏航角速率的两种方案以及自主航线与任务飞行的技术融合;解决了样例无人直升机前飞抗侧风的安全性以及前飞回收过程中的纵向位置控制精度问题。最后,在MATLAB环境下的M语言非实时仿真、Windows平台下的等效仿真和半物理仿真等三套系统下对论文中所涉及的诸多研究内容进行了详尽的测试和验证;同时本文的部分研究成果在U8E无人直升机的平原地区和海拔1500米高原地区的多架次多科目的科研试飞中也得到有效验证。综合测试表明,论文针对无人直升机前飞段而设计和实现的飞行控制律、飞行模态、功能模块以及自主航线等内容正确、可靠、有效,较好的完成课题研究的目标和内容。