倾转涵道飞行器是一种通过矢量拉力的控制方式来提供升力、动力以及操纵力矩的新构型飞行器。倾转涵道飞行器具备直升机垂直起降、低空飞行和空中悬停的特点,也具备固定翼飞机大航程、长航时和巡航速度快的优势,有着广泛应用前景。本文以小型倾转涵道飞行器为研究对象,首先介绍了倾转涵道飞行器的总体构型以及飞行原理。根据叶素理论对涵道旋翼的飞行动力学特性进行了分析,建立了旋翼、机翼和机身的准定常非线性气动力模型,在matlab/simulink中建立了飞行器的全量六自由度非线性飞行动力学模型,为控制律的设计奠定了基础。其次,提出小型倾转涵道飞行器在全模式下的操纵策略,采用内外环PID控制结构,使飞行器能够良好的跟随姿态以及速度指令;给出了直升机模式下的自主起降策略,使用控制器切换技术完成了整个飞行包线的飞行控制律平滑过渡并进行了全包线飞行仿真验证,验证了所设计控制律和操纵策略的可行性。再次,根据飞行控制系统的要求,建立了采用高精度商用捷联惯导为主要观测传感器的飞行控制系统;考虑到飞行中的突发状况,使用板载传感器对商用捷联惯导进行备份,以提高飞控系统的可靠性。在软件上根据任务的优先级,完善了任务调度时序,使软件系统时刻处于最优工作状态。最后,对小型倾转涵道飞行器在直升机模式下进行了增稳模式、高度保持、位置保持以及自主起降的飞行试验。数据表明所设计的角速率控制器、姿态控制器、高度控制器和位置控制器能达到预期的控制效果,自主导航定位精度和飞行轨迹跟踪控制律能够满足任务的需求。