以无动力自转旋翼为升力面和操纵面、推/拉力螺旋桨为其提供前进方向动力的自转旋翼机,整体结构简单,制造使用维护成本较低,操纵简单,飞控容易实现,具备良好的低空、低速性能和安全性,并对起飞着陆时的场地要求低,相比于直升机和固定翼飞机具有自身独特的优势。随着无人驾驶飞行器技术的发展和市场需求的不断拓展,轻小型自转旋翼无人机应运而生。但是目前在轻小型自转旋翼无人机总体方案设计技术方面的研究还比较少,尚未形成完整可靠的整体解决方案。本文根据设计要求,对轻小型自转旋翼无人机进行了总体方案设计技术研究。首先,参考直升机总体参数设计方法确定了自转旋翼无人机的主要参数,并选择了相匹配的发动机;然后,对自转旋翼无人机进行了总体布局设计,完成了总体布置方案设计、气动布局设计以及操纵系统设计,并计算了自转旋翼无人机的重量、重心和惯量;其次,对自转旋翼无人机进行了纵向气动力、气动力矩计算和飞行性能计算;最后,建立了自转旋翼无人机的数学模型,研究了自转旋翼无人机的爬升控制、平飞控制和下滑控制方面的控制特点,设计了相应的爬升、平飞和下滑控制回路的控制律,并对自转旋翼无人机进行了纵向剖面全过程飞行仿真以及特性分析。通过对轻小型自转旋翼无人机总体设计方案的研究,本文完成了自转旋翼无人机的总体布局设计,建立了自转旋翼无人机的数学模型,设计了旋翼机爬升、平飞和下滑控制方面的控制策略,并通过纵向剖面全过程飞行仿真验证了轻小型自转旋翼无人机纵向控制系统的稳定性和有效性。