为了解决城市交通拥堵问题,飞行汽车是一种新型解决方案。欧美国家对于飞行汽车的研究起步较早,已经初步实现产品化。国内关于飞行汽车的研究起步较晚,并且大多数停留在小型旋翼机阶段。飞行汽车相关技术研发中的一个重要技术分支是动力推进问题。本文基于小型多旋翼飞行器平台展开相关研究,参考汽车工业领域的动力装置发展路径,可将重油混合动力技术应用于飞行器的研发当中,解决现有飞行汽车遇到的技术难题。同时由于重油混合动力技术门槛较高,相关的文献对此鲜有介绍,可以弥补研究空白。首先,本文从动力系统架构开始,采用串联式架构作为动力装置的设计方案,在串联式架构基础上设计了动力系统模型,并对油电混合动力系统动力源以及各个部件进行选型分析。其次,依据所设计的混合动力系统对飞行器进行结构设计,并使用Solidworks三维建模软件建立了油电混合动力多旋翼飞行器的三维模型。基于Solidworks的惯量矩阵参数分析得到飞行器的主要参数,使用Simulink软件对混合动力多旋翼无人机进行动力学建模与仿真,得到多旋翼飞行器飞行过程中的需求功率变化曲线。再次,采用试验数据建模的方法在Simulink中完成了对发动机、冷却风扇的建模;为了反映发电机的电气特性,采用机理建模法来建模得到发电机模型,同时也分析了发电机等效电路模型和发电机等效输出特性;提出了相应的能量管理控制策略,在Simulink软件中建立油电混合动力系统仿真模型进行仿真计算,经过分析和研究后得出相应结论。最后,为了验证供电耦合控制方式,进行测控系统软硬件设计,搭建了基于电机试验台的混合动力装置耦合控制测控台架,并且在地面上进行混合动力系统动态响应测试和户外飞行测试,结果表明飞行效果良好。