仿生扑翼飞行器作为多学科交叉前沿的研究热点之一,正成为新型特种飞行器的主要研究内容。虽然国内外已对扑翼飞行器开展了大量研究,但大多数仅着眼于局部如扑动机构或空气动力学的研究,建立系统的扑翼飞行器设计流程相对较少。本文模仿鸟类飞行,开展了扑翼飞行器总体设计、气动力建模、扑动翼设计、样机制作、测力平台设计等研究,提出了较完整的扑翼飞行器设计流程。首先对扑翼飞行器进行总体设计。针对扑翼的核心驱动机构,对比分析了前置双曲柄、前置双推杆等几种不同的扑动机构,最终选用前置双曲柄机构;并对该机构的尺寸进行了详细计算;利用ADAMS对扑动机构仿真分析,作为样机设计的前提保证。基于叶素理论方法构造了一种适用于低频扑翼运动的气动分析数学模型。该模型的输入参数有扑动幅度、扑动频率、迎角等参数,输出量是升力、推力和阻力。利用该模型分析了不同输入参数对气动力的影响,结果显示,迎角变化对升力的影响较大,而扑动运动对推力的调控有着直接作用。这为扑翼样机的设计提供理论依据。设计并制作了两类扑动机翼:四连杆折叠双翼与被动折叠单翼。两者都模仿了鸟类扇翅运动的行为特点,暨实现了机翼在上行程中折叠以减小气动阻力、在下行程中展开以增大气动升力。依据这两类扑动机翼,分别加工制作了扑翼样机。搭建了测力实验平台,利用一维力传感器,测试扑翼样机的力学性能。将实验测量的升推力与仿真计算的升推力进行比较,结果表明测量数据与仿真结果总体趋势基本一致。论文还对空间偏折单翼、被动折叠单翼和四连杆折叠双翼这三种不同翼型的升力特性进行了初步比较研究。最后对单段被动折叠式的扑翼样机进行了户外试飞。