倾转旋翼机是一种将直升机的垂直起降优势和固定翼飞机的高速长航程性能融为一体的新型飞行器,因其优秀的飞行性能而备受青睐。倾转旋翼机包括三种飞行模式:直升机模式、固定翼模式以及倾转过渡模式,过渡模式作为前两者飞行模式之间的纽带,是无人倾转旋翼机飞控系统设计的关键所在,其研究意义非常深远。本文以某型无人倾转旋翼机为研究对象,从工程应用的角度出发研究其过渡模式纵向控制策略,确保过渡阶段的飞行安全以及控制性能。首先,研究了基于速度-短舱倾角的过渡轨迹设计方法。根据飞行器的受力特点确定过渡阶段的约束条件,从而确定对象飞行器的倾转过渡走廊。为确保过渡过程中飞行器的速度轨迹具有较大的安全裕度,根据过渡模式的起始和终点飞行状态,并结合倾转走廊设计得到满足约束条件的过渡轨迹。其次,针对变距操纵段旋翼拉力较大以及飞行速度低的特点,设计了基于速度控制的短舱闭环控制策略,通过速度控制实现对标称加速度剖面的跟踪,短舱则根据标称速度-短舱倾角剖面不断倾转,从而避免短舱倾转造成高度轨迹的剧烈变化。再次,针对气动舵面操纵段总距通道造成的纵垂向耦合问题,根据能量控制的思想设计了基于速度和高度补偿的解耦控制律;针对短舱倾角对速度变化灵敏度过高导致的高度控制性能差、鲁棒性不足等问题,设计了短舱倾角开环的改进控制策略,通过速度控制保证过渡轨迹的跟踪性能,从而提高了控制性能以及鲁棒性。最后,在等效仿真环境下进行了多种干扰因素的仿真实验,结果表明本文设计的过渡控制策略能够保持较好的高度控制性能以及安全的飞行速度,具有良好的工程应用价值。