倾转翼飞机是近年提出的一种新概念飞机,可以视为倾转旋翼飞机的改进型。倾转翼飞机机翼可分成两部分:固定翼和倾转翼,倾转翼与旋翼固定连接、同步倾转,以此来克服垂直起降阶段旋翼下洗流冲击固定翼造成的升力损失,进而增大飞机起飞重量上限,还可以提升最大航程。倾转翼飞机具有三种飞行模式可以相互转换:起飞和降落阶段使用直升机模式来垂直起降、远距离飞行使用固定翼模式高速巡航、在直升机模式和固定翼模式之间切换时为过渡段模式。倾转翼飞机身兼直升机和固定翼飞机的双重特性,又有三种飞行模式,在强大的飞行性能背后存在着一个极其复杂的飞行系统,其中安全可靠性最差、最难以掌控的就是过渡段模式。倾转翼飞机在过渡段飞行时,旋翼和倾转翼的转动会带来一系列气动干扰、时变、强耦合等问题,使得飞机的纵向控制变得尤为困难,实现过渡段飞行的安全平稳控制对倾转翼飞机的研究有着重大推动作用。本文针对倾转翼飞机过渡段模式的动力学特性和纵向控制问题研究如下:首先分析倾转翼飞机动力学特性,需要对飞机建立空气动力学模型。为了简化模型问题,采用分体法将倾转翼飞机的主要气动部件分别建立空气动力学模型。通过一些假设,将倾转翼飞机模型简化为纵向非线性仿真模型,以此为基础来研究纵向控制。其次需要对建立的倾转翼飞机非线性仿真模型做配平分析,设计转换通道。将非线性模型进行线性化处理,分析其过渡段飞行的纵向稳定性,分析结果表明过渡段模式下的倾转翼飞机能够在固定高度飞行时保持稳定。接着需要设计倾转翼飞机过渡段模式的纵向控制系统,采用的是经典PID控制理论,分别针对飞机的俯仰角、飞行高度和飞行速度设计了三个控制器。通过仿真验证控制效果,控制方案可行。之后用极点配置法来设计纵向控制系统。通过仿真验证控制效果,效果良好,能够满足过渡段定高飞行和俯仰稳定的要求。最后还需要加入对倾转翼飞机过渡段模式非线性模型的控制,使用PID控制对非线性模型进行研究。通过仿真验证效果,对各飞行参数的控制能够满足过渡段定高飞行和俯仰平衡的要求。本文设计了倾转翼飞机在过渡段模式保持固定高度飞行和俯仰稳定的控制系统,对倾转翼飞机全模式下的控制系统设计打下了一定基础。