地效飞机是一种基于地面效应原理使机翼气动特性发生改变从而增加机翼升力使其能够在地效区贴近地面或水面稳定飞行的特殊飞行工具。从目前对地效飞机的国内外研究发展现状来看,虽然各国对于地效飞机的研究已经掌握了一定的技术,但是由于其贴近地面/水面高速飞行的特殊性,其飞行过程中的稳定性不能够很好的解决。因此,将该种飞机应用到无人机领域更是少之又少。然而,随着时间的推移,各国在信息技术方面的技术和理论更加完善,计算流体力学也取得了突破性的进展,通过空气动力学从事地效无人机的研究逐渐成为了一种时代发展的趋势。同时,飞控系统作为地效无人机整个控制系统中的关键部分,需要在飞行全过程中完成实时监测、任务控制、数据采集并进行处理等功能,故设计研究一个具备稳定性和高效性的小型地效无人机飞控系统还是有相当高的研究价值的。本文首先对气动力学仿真方法进行对比介绍,接着对计算流体力学的相关原理和数值求解过程进行简单概述。然后选择俄罗斯研制的“小鹰”号地效飞机为原型机来模拟小型地效无人机的飞行过程,并对其气动特性进行分析研究。具体实现上首先利用CATIA软件构建原型机三维模型,然后导入ANSYS软件中对模型网格化划分,最终导入FLUENT软件中进行数值计算,并将所得结果进行气动特性分析。本设计根据前面气动仿真的结果,选择型号为NFD-S288 ICON A5的水陆两用航模飞机作为试验样机对地效无人机的系统的软硬件进行改进加固。在硬件上采取对飞行控制与任务管理分别进行控制的方式,使用两片STM32F103ZET6芯片作为主协控制器,确定飞行控制系统构架的整体方案以双片芯片为核心,完成地效无人机稳定飞行和控制算法解算的任务。在此平台上对无人机飞控系统的主控模块、机载传感器模块、伺服舵机模块以及组合测高等模块按照模块化思想对无人机飞控系统的硬件部分进行了设计;软件设计是服务于硬件各模块的功能实现,因此按照硬件的设计思路分模块实现底层各单元模块软件的驱动程序设计。最后,本文根据地效无人机的自身固有特点,通过捷联惯导算法、航向角数据融合算法、高度信息融合算法实现地效无人机飞行过程中姿态、速度、位置等信息的解析,并用MATLAB对传感器测量数据的误差进行仿真。仿真结果表明,地效无人机飞行控制系统误差在合理范围内,本系统设计合理,具有长远的研究价值。