倾转旋翼飞行器是一种将直升机固有的垂直起降优势和固定翼螺旋桨飞机的高速度远航程性能融为一体的新型飞行器。倾转旋翼飞行器具有三种飞行模式：悬停和小速度前飞的直升机飞行模式、巡航和高速前飞的固定翼飞机飞行模式以及直升机飞行模式向固定翼飞机飞行模式转换的倾转飞行模式。倾转旋翼飞行器的倾转或反倾转过程是在一定的飞行速度、倾转角以及机体姿态角范围内进行。本文主要研究倾转旋翼飞行器过渡飞行过程倾转走廊的确定方法、倾转旋翼飞行器全飞行模式的非线性飞行动力学数学模型的建模方法以及动态倾转过程的实现。倾转旋翼飞行器的倾转走廊是指飞行器发动机短舱倾转角度-速度包线。本文针对倾转旋翼飞行器过渡飞行中的变体、变速特点提出了一种确定倾转旋翼飞行器从直升机模式向固定翼飞机模式过渡的发动机短舱倾转角度-速度包线分析方法。该方法从低速段包线和高速段包线两方面开展研究，分析倾转过程中旋翼和机翼的气动力匹配关系，以机翼失速限制确定低速段的发动机短舱倾转角度-速度包线，以旋翼可用功率限制确定高速段的发动机短舱倾转角度-速度包线。以XV-15倾转旋翼飞行器为样机，计算分析其发动机短舱倾转角度-速度包线，并分析旋翼参数和机翼参数对扩展倾转走廊的影响。悬停和小速度飞行时，机翼处于旋翼尾迹中，旋翼和机翼之间强烈的气动干扰作用产生机翼的向下载荷，直接影响飞行器的悬停性能以及有效载荷。本文建立了一个计算旋翼尾迹冲击机翼表面产生向下载荷的数学模型，考虑了倾转旋翼飞行器的几何尺寸条件、发动机短舱倾转角和飞行状态等参数。本文建立的这个考虑旋翼和机翼之间主要气动干扰作用的数学模型计算简单有效，适用于倾转旋翼飞行器工程计算、飞行力学研究以及实时计算。倾转旋翼飞行器的飞行操纵系统是常规直升机和固定翼飞机的混合。直升机模式的飞行操纵类似于横列式直升机，固定翼飞机的操纵面（副翼、升降舵和方向舵）在所有飞行模式下都有效，在发动机短舱转向固定翼飞机的过程中，旋翼的操纵逐渐停止。直升机和固定翼飞机混合而生的倾转旋翼飞行器的操纵策略非常复杂。本文研究了倾转旋翼飞行器从直升机飞行模式、过渡飞行模式到固定翼飞机飞行模式的操纵策略，保证了操纵杆的位移在限定范围内，飞行器的操纵和相应的机体姿态保持连续和单调。倾转旋翼飞行器飞行动力学数学模型与传统固定翼飞机的不同主要体现在需要增加旋翼的气动和运动模型，旋翼和机体的气动干扰模型以及旋翼操纵系统。本文建立了倾转旋翼飞行器旋翼、机翼、机身、平尾和垂尾的气动模型。集合倾转旋翼飞行器的操纵策略，运用最优方法研究倾转旋翼飞行器在三个飞行模式下作稳定对称飞行时的配平方法，得到配平结果以及飞行器对不同操纵方式的动态响应。最后以XV-15倾转旋翼飞行器为例对所建模型的有效性进行验证，计算结果用通用倾转旋翼飞行器仿真模型结果以及可得到的飞行试验数据进行验证。本文提出用动态最优方法开展倾转旋翼飞行器动态倾转过程的研究。根据动态倾转过程的目标函数得到了倾转旋翼飞行器由直升机模式向固定翼飞机模式过渡飞行过程中所需的操纵、发动机短舱倾转及倾转旋翼飞行器的速度和姿态随时间的变化历程。该方法对于倾转旋翼飞行器动态倾转过程的进一步研究以及飞行控制规律的设计具有实用价值。本文建立的倾转旋翼飞行器倾转走廊的确定方法、倾转旋翼飞行器非线性飞行动力学数学模型以及基于动态最优的倾转旋翼飞行器动态倾转过程逆解方法为倾转旋翼飞行器飞行力学的进一步研究提供了平台，可用于支持倾转旋翼飞行器的设计、操纵品质的评估、飞行员训练以及作为飞行试验的辅助工具。