无人直升机兼顾有人直升机和固定翼无人机的特性,因而应用广泛,并日益成为国内外研究的热点。当前,国内在无人直升机飞行控制系统的工程试验方面已有成效,但是与国外的技术差距仍然较大。此外,由于缺乏高置信度的动力学模型,不仅制约了高性能飞行控制系统的设计,同时也限制着实时仿真技术的发展。鉴于此,本文以小型样例无人直升机为研究对象,探究其建模机理,并构建具有较高置信度的无人直升机动力学模型,为高性能飞行控制系统的设计和实时仿真环境提供可靠的动力学模型。首先,本文结合样例无人直升机自身特性,并且充分考虑到FlightLab专业化软件的建模优势,使用该软件来搭建样例无人直升机动力学模型。在整个建模过程中,本文采用了建模精度高、仿真效果好的叶素积分理论来构建模型,并且重点研究了旋翼气动特性的建模机理;此外,还分别为样例直升机各部件构建了分体动力学模型。其次,模型验证是无人直升机动力学建模后的重要环节。本文通过配平分析、建模机理合理性分析以及与试飞数据对比等手段来完成样例无人直升机动力学模型的验证;然后对模型进行对象特性分析,为样例无人直升机飞控系统的设计提供可靠的建议依据。而后,本文以FlightLab模型为基础,改进和完善了现有的实时仿真环境。通过采用共享内存等技术提高了非线性动力学模型和仿真设备的通信效率,增强了半物理仿真系统的实时性。此外,考虑到实际工程需求,本文提出并实现了一种简化的半物理仿真系统,以便适用于无人直升机外场的科研试飞。最后,本文将动力学模型、控制与仿真等进行了系统集成,并对其进行了验证。仿真结果表明,所构建的样例直升机动力学模型具有较高置信度,改进后的半物理仿真系统运行效率较高,基本达到了预期的研究目标。