微型飞行器以其尺寸小、重量轻、气动效率与机动性高等特点,能在小空间范围和恶劣环境下完成各项特殊任务,具有常规飞行器不可替代的优势,其在民用与军用领域均具有非常广阔的应用前景,目前已成为飞行器设计领域的研究热点。本文针对扑旋翼飞行器这一新概念仿生微型飞行器展开研究,对适用于压电驱动方案的驱动放大装置进行了优化设计,并完成了动力学验证。在分析机翼气动特性的基础上进行了机翼结构拓扑优化设计,主要完成了以下几个方面的工作:(一)对国内外微型飞行器的研究现状与发展动态进行了调研,分析了扑旋翼飞行器目前的研究热点与关键技术,为本文的后续研究提供支持。(二)总结了拓扑优化方法的基本理论,对变密度法与ICM(Independent、Continuous、Mapping)法两种拓扑优化理论的建模方法与优化思想进行了分析,研究了拓扑优化过程中出现的数值不稳定现象的解决方法,为扑旋翼机翼结构优化设计提供了理论基础。(三)总结研究了适用于扑旋翼飞行器的驱动方案,提出了适用于压电驱动方案的驱动放大装置,并在其运动学模型的基础上优化得到了满足输出角度与传力性能两方面要求的设计方案,通过动力学仿真对设计方案进行了验证。(四)基于面元法对给定运动状态下的扑旋翼飞行器的气动特性进行了分析,对变密度拓扑优化方法的插值模型与二重敏度过滤技术进行了研究,建立材料保留比为约束、整体柔顺度最小为目标的机翼结构拓扑优化模型,得到了机翼结构的初步材料分布。(五)针对ICM法进行动力学拓扑优化过程中局部模态问题的解决方法进行了研究,利用序列近似对位移约束与动力学约束进行显式化处理,在机翼变密度拓扑优化结果的基础上,建立了频率与位移约束、质量最轻的机翼结构拓扑优化模型,得到了满足静力学与动力学两方面要求的机翼结构布局。