能量管理优化对于提高动力系统的热效率、降低污染排放、减少冗余动力以及实现多种形式能量转换应用的协调互补具有至关重要的作用,是未来先进动力系统设计主要方向之一。当前,该技术方向中混合动力系统构型设计与参数匹配优化、系统动态协调控制及热管理优化等研究在新能源汽车中均取得了一定的阶段性成果。但对于系统更复杂、场景更多样且工况更恶劣的飞行器的能量管理的研究相对匮乏,既有的参数匹配方法和动态控制策略无法完全有效地直接移植应用。因此,需要围绕飞行器动力系统能量供需特征和飞行任务规划与能源系统管理的耦合进行针对性综合分析。本文以某型旋翼飞行器为研究对象,进行基于多种任务场景的分析与混动构型设计,通过研究混动系统的参数匹配优化与系统动态协调控制,进而获得各种混动模式系统能量管理控制策略的适用性与节能潜力。首先,本文以某参考机型的动力需求为基准设计混合动力系统,对动力系统关键部件进行了分析与选配,并确定了相应参数。基于空气动力学理论对功率需求计算分析和关键系统部件能量利用模型的数学描述方法展开研究,在Matlab/Simulink环境下,提出了旋翼飞行器各零部件的仿真模型、建立了整机的后向仿真平台,并拟定了五种典型应用场景,对预设任务剖面进行模拟,计算功率需求曲线。然后,在构建的动态模型的基础上,本文基于常规动态规划算法的综合分析提出针对性改进策略,通过控制变量、传递函数与状态参数的之间的耦合关系计算的解耦简化,以油耗为目标函数建立离线全局优化模型,围绕混合动力系统的功率分配规律展开分析,探究各系统构型和优化方法的节油潜力,并指导制订实时控制策略。此外,本文设计了两种实时控制策略:以等效燃油消耗最小为优化目标的实时优化策略建立等效燃油消耗模型,由全局优化结果计算油电转化等效因子参考值,以等效燃油消耗率为目标函数进行寻优计算,得到发动机和电机的功率分配方案;逻辑门阈值控制策略,依据门限参数及相应规则来确定发动机和电机的功率分配方案。两者都取得了较好的优化效果。最后,本文考虑了当前和未来技术条件下电池、电机与热管理系统性能,对混合动力系统的实际节油潜力进行评估,得到结论:目前技术条件下,活塞式轻度与并联混合动力系统是可行的,最高可分别节省燃料消耗0.65%和6.38%;未来技术条件下,活塞式轻度混合动力系统、活塞式并联混合动力系统与涡轴式并联混合动力系统分别可节省燃油消耗1.22%、8.26%和3.10%。