随着无人作战系统的飞速发展,无人机已经成为世界军事和民用高科技领域的战略制高点。目前已经研发出众多形态、性能和功能各异的无人机,其中倾转旋翼无人机融合直升机垂直起降能力和固定翼无人机长航时的优势,成为无人机领域的研究热点。本文从提高倾转旋翼无人机航时与效率的角度出发,综合比较了多种无人机动力系统及动力配置方案,设计和实现了具有混合性优势的高效油电混合动力系统。针对混合动力布局、动力部件选型、机桨匹配等关键技术,系统开展了油电混合动力配置、测试及匹配等研究。本文主要工作及贡献如下:(1)油电协同的新型并联分布式动力配置方案系统分析了油电混合基本结构的特点,同时比较活塞发动机、无刷直流电动机在推重比、控制难易度和能源特性上的差异。针对倾转旋翼无人机分布式动力布局特征,提出了一种油电协同的新型并联分布式结构,该结构既具有并联式混合结构重量低、效率高和推进灵活等优势,又能够更好的适用于倾转旋翼无人机,进而在结构配置层面上完成高效、长航时油电混合动力系统的设计。(2)不同模态的动力需求分析及系统部件选型针对倾转旋翼无人机多模态飞行特点,系统分析了在不同模态下的动力需求。从平台参数和性能指标出发,详细计算了在垂直起降和固定翼巡航模态下油电混合动力部件需要提供的功率,通过广泛调研市场上现有的动力装置,分析比较后完成动力部件选型,在动力部件层面上使油电混合动力系统满足不同模态下的动力要求。(3)油电混合动力系统测试、匹配及验证为开展油电混合动力系统的匹配优化和验证工作,首先建立精确可靠的螺旋桨综合测试系统,用以测量电动机负载螺旋桨时的多项指标;在此基础上,完成螺旋桨动力学建模以及电动机-螺旋桨匹配研究,充分掌握螺旋桨电动推进系统的性能,进而实现符合要求的高效电动推进子系统。在获知油动系统部件性能的条件下,分析发动机负载螺旋桨时的推力和油耗特性,并为油动子系统划分出燃油高效利用工作区。最后,从动力需求、组成重量、航时、飞行速度等方面,验证了所设计的倾转旋翼无人机油电混合动力系统的可行性。