倾转旋翼机是一种新构型原理飞行器,它结合了直升机垂直起降和螺旋桨飞机高速巡航的优点。过渡模式是其独有而关键的飞行模式,虽然转换时间短,但却是一个极其复杂的非定常过程。深入开展过渡状态下非定常气动特性数值分析有着重要的学术和工程应用价值。本文基于非定常N-S方程,开展过渡模式下气动力数值模拟研究,主要内容包括动网格技术、倾转旋翼机流场数值模拟方法、直升机模式和固定翼飞机模式下气动特性、过渡模式下非定常气动力以及拉力矢量和空气舵组合运动下非定常气动特性等方面。针对复杂多块结构网格,结合反距离插值法(IDW)和无限插值法(TFI)的优点,发展了一种高效的混合动网格技术。首先,选取变形量已知的网格面顶点作为控制点,通过IDW计算得到网格块棱边的变形量;然后采用TFI快速插值出网格面和网格块内部网格点的变形量。针对特大变形问题,提出了一种预估-校正动网格技术。利用多套拓扑结构相同的静态网格插值出随时间变化的全流场计算网格,为动网格生成提供了一种新途径。有限体积法、双时间推进法求解非定常N-S方程。基于雷诺平均N-S方程模拟紊流,选用了SA一方程模型。基于等效桨盘理论模拟旋翼。采用分区网格基本块的并行算法提高计算效率。基于固定网格系统,发展了网格速度法来准确模拟飞行器宏观的加速运动。建立起了同时适用于直升机模式、飞机模式和过渡模式的数值模拟方法和软件平台,通过大量的算例验证了计算精度能满足工程实际应用的要求。揭示了悬停状态下的流动机理,系统地研究了后缘襟翼、克鲁格襟翼、前缘下垂以及扰流板四种被动控制技术在机翼向下载荷减缓中的应用,并详细分析了各参数的影响。计算得到的最优组合构型为:后缘襟翼偏角60°,克鲁格襟翼偏角85°。针对高速巡航的固定翼飞机模式,研究了旋翼动力滑流对全机气动力系数的定量影响,比较了有、无滑流作用下平尾和垂尾的压力分布。数值结果表明:在不同迎角下,滑流都使得全机升力系数增大,且最大升力系数的增量为4.6%。根据低速段机翼失速限制和高速时旋翼可用功率限制确定了倾转走廊,实现了过渡飞行阶段旋翼倾转、飞行器加速、姿态变化和空气舵面偏转并存的复杂非定常运动数值模拟,并与相应的准定常结果进行了定量分析。对过渡模式下相关流动机理进行了研究,总体思路为从二维翼梢剖面到三维组合体构型,从固定倾转角到考虑旋翼倾转运动,从定速平飞倾转到加速运动下倾转,并详细探讨了旋翼倾转模式和倾转时间对气动特性影响,对比分析了直升机模式-飞机模式与飞机模式-直升机模式转换间气动性能的差异。发展了倾转旋翼机气动/控制一体化数值模拟技术,基于CFD开展了过渡飞行阶段拉力矢量和后缘襟翼组合运动下的气动力计算。首先研究了单独后缘襟翼的静、动态气动特性,分析了襟翼偏转角频率和偏转规律对气动性能的影响。然后采用开环控制方法,研究了后缘襟翼在阶跃型、谐波型和线性函数型等不同操纵规律下倾转旋翼机的时域响应品质。本文研究成果能为过渡模式下非定常气动特性和拉力矢量/空气舵组合操纵规律设计等关键问题研究提供先进的数值方法和科学的技术支撑。