共轴双旋翼直升机的技术特点及发展

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1、封面文章COVERSTORY共轴双旋翼直升机的技术特点及发展TechnologyCharacteristicandDevelopmentofCoaxialRotorHelicopter北京航空航天大学陈铭共轴双旋翼直升机具有绕同一理论轴线一正一反旋转的上下两副旋翼，由于转向相反，两副旋翼产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相互平衡，通过所谓的上下旋翼总距差动产生不平衡扭矩可实现航向操纵，共轴双旋翼在直升机的飞行中，既是升力面又是纵横向和航向的操纵面。共轴双旋翼直升机具有绕同一上第一架可实用的直升机。从此，单理论轴线一

2、正一反旋转的上下两副旋翼带尾桨直升机以其简单、实用的旋翼，由于转向相反，两副旋翼产生操纵系统和相对成熟的单旋翼空气的扭矩在航向不变的飞行状态下相动力学理论成为半个多世纪来世界互平衡，通过所谓的上下旋翼总距差直升机发展的主流。动产生不平衡扭矩可实现航向操纵，然而，人们对共轴双旋翼直升机共轴双旋翼在直升机的飞行中，既是的研究和研制一直没有停止。升力面又是纵横向和航向的操纵面。俄罗斯卡莫夫设计局从1945年共轴双旋翼直升机的上述特征研制成功卡-8共轴式直升机到90决定了它与传统的单旋翼带尾桨直年代研制成功被西方誉为现代

3、世界升机相比有着自身的特点。20世纪最先进的武装攻击直升机卡-50；发40年代初，这种构形引起了航空爱好展了一系列共轴双旋翼直升机，在型者极大的兴趣，并试图将其变陈铭成可实用的飞行器，然而，由于博士，教授，博士生导师。毕业于当时人们对共轴双旋翼气动特北京航空航天大学飞行器设计专业。自1992年开始在北京航空航天大学从性认识的缺乏以及在结构设计事直升机专业的教学和研究工作。曾方面遇到的困难，许多设计者担任“海鸥”无人驾驶直升机的副总设最终放弃了努力，而在很长一计师。自1999年开始从事小型无人直段时间对共轴式直升机

4、的探讨升机的研究开发工作，先后主持设计了M22、FH-1，FH-2小型共轴式无人直升只停留在实验阶段。1932年，机。在国内核心刊物和国内外学术会议西科斯基研制成功了单旋翼带发表文章20余篇。尾桨直升机VS-300，成为世界北航研制的FH-1无人直升机26航空制造技术·2009年第17期封面文章COVERSTORY假设尾桨紧邻旋翼桨盘，则单旋翼直升机旋翼桨盘的最前端到尾桨桨盘的最后端是旋翼直径的1.16～1.22倍。由于没有尾桨，共轴式直升机的机身部分一般情况下均在桨盘面积之内，其机体总的纵向尺寸就是桨盘直径。这

5、样，在桨盘载荷、发动机和相同的总重下，共轴双旋翼直升机的总体纵向尺寸仅为单旋翼直升机的60%左右。共轴式直升机的机身较短，同时其结构重量和载重均集中在直升机的重心处，因而减少了直升机的俯仰和偏航的转动惯量。在10t级直升机上，共轴式直升机的俯仰转动惯量大约是单旋翼直升机的一半，因此，共轴式直升机可号研制、理论实验研究方面均走在构形的直升机以它固有的优势越来提供更大的俯仰和横滚操纵力矩。世界前列。美国也于50年代研制了越受到业内人士的重视。并使直升机具有较高的加速特性。QH-50共轴式遥控直升机作为军用反北京航空航

6、天大学于上世纪80由于没有尾桨，共轴式直升机消潜的飞行平台，并先后交付美国海军年代开始研制共轴式直升机，并先除了单旋翼直升机存在的尾桨故障700多架。美国西科斯基公司在70后研制了“海鸥”共轴式无人直升隐患和在飞行中因尾梁的振动和变年代发展了一种前行桨叶方案（ABC）机、M16单座共轴式直升机、M22、形引起的尾桨传动机构的故障隐患，直升机，该机采用共轴式旋翼，刚性FH-1小型共轴式无人直升机。其从而提高了直升机的生存率。桨毂，上下旋翼的间距较小。它利用中FH-1小型共轴式无人直升机已由于采用上下两副旋翼，增加上

7、下两旋翼的前行桨叶边左右对称在电力部门、科研院所等单位应用。了直升机的垂向尺寸，两副旋翼的桨来克服单旋翼在前飞时由于后行桨该机目前已实现了从起飞到降落的毂和操纵机构均暴露在机身外。两叶失速带来的升力不平衡力矩，从而无人驾驶自主飞行，可载20kg任务副旋翼的间距与旋翼直径成一定的提高旋翼的升力和前进比，其验证机载荷，飞行1.5h。比例，以保证飞行中上下旋翼由于操XH-59A于1973年进行试飞，并先后纵和阵风引起的极限挥舞不会相碰。进行大量的风洞实验。共轴式直升机的从20世纪60年代开始，由于军总体结构特点1100

8、0事上的需要，一些国家开始研制无人共轴式直升机与单旋Mi-8驾驶直升机。近年来，无人直升机已翼带尾桨直升机的主要区9000）2成为国内外航空领域内的研究热点。别是采用上下共轴反转的比较成熟的有：加拿大的CLL227，德两组旋翼用来平衡旋翼扭7000Mi-4国的“Seamos”,美国的“QH50”。矩，不需尾桨。在结构上，这些无人直升机的共同特点是均采由于采用两副旋翼，与相