由于无人机和有人机相比具有独特的优势,从本世纪初开始,无人机得到了巨大的发展。飞行品质可以反映无人机系统完成飞行任务的难易程度,良好的飞行品质是确保无人机安全飞行以及顺利完成既定飞行任务的重要保障,对于无人机飞行品质至今还没有一个明确的评价标准,只能参考有人驾驶飞机,这已经不能满足当前的无人机发展。动力学模型和气动参数是分析无人机飞行品质的基础,CFD数值模拟是计算翼型、机翼等气动特性的重要手段。无人机要求研发周期短、研发成本低,传统的串行总体优化方法费事费钱,已不适合用来设计无人机。为此,本文以无人机纵向控制与气动布局优化设计为主题,开展了以下几个方面的工作:(1)从牛顿力学出发,建立了无人机六自由度动力学模型,通过小扰动线性化和解耦分离,推导出纵向运动方程。(2)通过CFD数值模拟计算,得到了某型无人机的机翼和平尾的气动特性和气动导数。(3)阐述了无人机稳定性的概念,研究了无人机飞行品质的计算方法,对无人机纵向平面的长周期、短周期模态分析方法进行了深入研究,设计了俯仰通道的控制律。(4)在一些合理的假设的基础上提出了基于飞行品质约束的,控制与气动布局优化方法,实现了在满足一级飞行品质的前提下,使得平尾阻力和尾撑结构质量最小的多目标优化。最后对某型无人机进行了优化,证明该方法能够起到优化的效果。