下一代直升机技术发展方向研究

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1、下一代直升机技术发展方向研究吕春雷，黄利(中航工业直升机设计研究所，天津300071)[摘要】技术的发展以需求为牵引和导向，本文从直升机划代出发，概括得出下一代直升机的典型特征、能力需求及其技术发展的3大方向，即高速、绿色和智能化。关键词：直升机技术；高速；绿色；智能化DOI：10．16080／j．issn1671—833x．2016．08．051吕春雷1996年毕业于南京航空航天大学，2005年获硕士学位。现就职于中国直升机设计研究所．研究员，所B级技术专家，获得部级成果2项．省级成果1项。集团级成果3项，荣立个人三等功1次、二等功2次。从20世纪30年代中期，直升机真正投入使用

2、，至今，直升机技术已经日趋成熟，经历了4代技术发展阶段，第五代技术正处于构想阶段。依据参考文献【1】1中对不同代际直升机的描述，从20世纪30年代一50年代末，以贝尔47和米一4为典型代表的第一代直升机；20世纪60年代初～70年代中期，以米一8、“超黄蜂”和直8为典型代表的第二代直升机；20世纪70年代中期～80年代末，以“阿帕奇”、“山猫”、“海豚”和直9为典型代表的第三代直升机；20世纪90年代至2010年，以“科曼奇”、NH一90为典型代表的第四代直升机，划代的主要依据无外乎发动机、材料、信息化程度、最大平飞速度以及振动和噪声水平。因此，第五代直升机构想的主要特点可以定性描

3、述为高速、高机动、隐身、远程、长航时等，而且振动和噪声水平明显降低，信息化与“5性”水平显著提高。换言之，下一代直升机，即第五代直升机的典型特征可概括为：自身性能和环境友好性两个方面的能力有所提升，甚或有质的飞跃。下一代直升机3大技术发展方向科学技术的发展只有以需求为牵引，才有足够的动力与后劲，下一代直升机技术发展也不例外。基于上述能力提升需求，可以预见下一代直升机技术应从高速、绿色和智能化3个方向发展。1高速技术在直升机真正诞生之后，尤其是20世纪50年代之前，最大平飞速度一直徘徊在200km／h以下。直到1963年，直升机的速度得到了快速提高，“超黄蜂”的速度达到了250km／

4、h。此后，对速度的提升再次减缓。随着应用越来越广泛，为了进一步适应军、民领域的市场需求，提高直升机飞行速度成为不可避免的课题，高速技术也已成为下一代直升机的技术发展方向之一。分析表明，直升机前飞时，旋翼所处的复杂气动环境从根本上限制了直升机速度的提升，而要将旋翼从极度恶劣的前飞工作环境中解脱出来，主要技术手段包括总体构型革新与旋翼能力提升12l。(1)总体构型革新。前飞时，由于来流速度的叠加，造成旋翼的前行桨叶出现激波，后行桨叶出现气流分离，进而导致直升机前飞速度受到限制。而且研究发现，2016年第8期·航空制造技术51由于旋翼所处的气动环境使然，采用常规办法根本无法突破这种限制，

5、因此总体构型革新势在必行。倾转旋翼机、刚性旋翼直升机应运而生，V一22、BA609、X2／X3就是典型的代表(图1和图2)。尽管从严格意义上来讲，这些直升机已经不再是传统的、纯粹的直升机，它们结合了直升机和固定翼飞机的优点，但是人们依然称之为高速直升机。图1V一22鱼鹰Fig．1V-22Osprey图2西科斯基与波音公司联合研发的X2Fig．2X2developedbySikorskyandBoeing其中最有发展前景的是倾转旋翼机。目前，世界上只有美国的贝尔公司掌握了倾转旋翼机的核心技术。前苏联和欧盟也进行了一些研究，但都没有进入到型号研制阶段。倾转旋翼机在飞行速度和飞行包线两方

6、面都比直升机大大提高，比如：常规直升机最大平飞速度只有315km／h，V一22可达到565km／h；常规直升机最大实用升限一般在6km以下，V一22的实用升限将近8km【3】。另外，美国的西科斯基飞机公司正在研究的一种X2新构型技术验证机，其巡航速度可达到462km／h左52航空制造技术·2016年第8期右，具有非常巨大的技术潜力。西科斯基与波音公司联合研发、参与美国国防部FVL战略计划竞标的SB>I就是以X2技术为基础开展设计的，该技术采用可变转速传动系统来调整桨尖速度以适应高速巡航使用。同时参与竞标的其他3家公司(AVX飞机公司、贝尔直升机特克斯特朗公司和凯瑞姆飞机公司)也不约

7、而同采用了新构型f4】。被美国陆军联合多功能技术验证机(JMR—TD)项目选中的V一280“勇士”(图3)第三代倾转旋翼机是在V一22“鱼鹰”技术基础上的升级，当前设计方案的亮点就是提高了低速灵活性、高过载的机动性、低油耗和长航程等。图3贝尔公司V一280倾转旋翼机Fig．3V-280titlerotordevelopedbyBe(2)旋翼能力提升。旋翼是直升机唯一的升力来源，因此旋翼能力的提升成为提高现代直升机飞行速度的最直接的途径。旋翼能力提升技术【1’5】除了翼