共轴双旋翼直升机飞行中意外动力或传动系统失效时，直升机需要通过操纵共轴双旋翼，使直升机进入自转下滑而安全着陆。因此共轴双旋翼自转性能是共轴式直升机安全性设计的重要指标。这就需要对共轴式双旋翼的自转气动特性进行专门研究。　　 本文从理论和试验两个方面对共轴双旋翼直升机自转状态进行了分析研究。　　 首先，本文利用动量理论对旋翼自转的流场及诱导速度的变化进行了定性的分析研究，然后，基于叶素理论引入动态入流，考虑了共轴双旋翼之间的气动干扰，通过理论计算进行了共轴双旋翼自转气动特性的数学建模，并编写了计算程序。对共轴双旋翼自转气动特性进行了理论上的计算研究。　　 其次，本文开展了共轴双旋翼自转气动特性风洞试验研究。通过分析双旋翼自转气动特性风洞试验的特点，设计了一套可调节旋翼总距、后倒角、风速以及上/下旋翼间距等影响自转气动特性的参数，并能获得两副旋翼之间气动干扰特性的合理可行的试验方案。研制了满足试验方案要求的试验模型，并通过有限元计算校核，该模型切实有效。进行了风洞吹风试验，经数据处理得出了各设计参数下共轴双旋翼自转状态的旋翼力、力矩和上/下旋翼的转速。　　 最后，针对理论建模和风洞试验结果，对比分析了共轴双旋翼的气动特性。找到了各设计参数对共轴双旋翼自转气动特性的影响规律，获得了改善共轴直升机自转性能的方法。