对直升机飞行品质的评价和控制规律的研究都要求具有能较好地反映真实大气扰动现象和真实直升机运动特性的数学模型.该文采用直升机的非线性模型对准确把握直升机的运动特性是有益的;而随着计算机容量的增大和计算技术的提高,大气扰动场应更真实的反映大气紊流场的本质,即三维空间大气紊流场.这样才会对直升机在风场中的运动特性有更深入和更细致研究和认识.基于此,该文采用已有的直升机非线性飞行动力学模型,在此基础上完善它.加入控制系统模型,并进一步完善其在风切变场和紊流场中动态响应的计算功能.从而研究直升机在风切变场和三维大气紊流场中时域的动态响应特性.所做的工作主要包括以下几点:(1)加入增稳控制系统,完善已有的非线性直升机模型;建立风场中直升机运动方程,研究风场中直升机前飞状态运动的数值仿真方法;并用典型的风扰动模型来验证结果的合理性和方法的可行性.(2)建立风切变的模型,研究风场中各个风场梯度对响应的影响;建立二维组合风切变场来模拟下冲气流,研究不同梯度场中有控和无控时直升机响应的时域特性.(3)仿真生成同时有水平风,铅垂风和侧向风的三维空间紊流场,实现三维紊流场中直升机运动的数值仿真;分析直升机前飞状态下大气紊流场的动态响应特性.该文进一步完善的直升机非线性模型、直升机在复杂风切变场中的运动特性分析和三维紊流场中直升机运动的数值仿真,有助于进一步研究风场中直升机其他飞行动力学特性.