为了减少飞行器对跑道的依赖、降低使用成本、执行多样化的飞行任务,航空领域对于垂直起降技术在无人机上的运用的关注度越来越高,目前已开发出多种垂直起降实现形式。本文意在设计一款既拥有四旋翼稳定垂直起降功能,又兼具固定翼长航时、远航程优势的小型无人机。垂直起降固定翼无人机虽然分别采用目前较为成熟的多旋翼和固定翼两种飞行器形式,但二者的结合仍然存在设计难点,如复合布局形式的选择、旋翼与固定翼之间的气动干扰问题、两重动力系统对结构设计提出的新要求、两种飞行模式及其切换过程的稳定性等。本文分别针对以上关键点,在设计中对总体参数从初步分析到详细设计做了详细讨论,最终确定总体设计方案;在气动特性分析时重点分析了无人机主要飞行状态即固定翼飞行状态下的气动特性,并对旋翼在悬停、模式切换这两种状态时下洗流和固定翼机翼之间的干涉进行了讨论;之后利用详细气动参数对主要飞行性能进计算,检验设计的合理性;采用模块化设计思路和新型复合材料对结构做优化设计;采用经典PID控制方法分别对三种飞行模式做了控制方案设计,其中对保持旋翼模式和固定翼模式切换过程的稳定性提出了独特的控制方案;最终生产装配出完整样机,通过飞行试验验证设计的合理性,为垂直起降固定翼无人机的进一步研究提供了重要的参考依据。