下一代直升机及其设计技术发展

《下一代直升机及其设计技术发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、Development0ftheNext-GenerationHeⅡcopter锄dItsDesigIlTechnolo韶南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室朱清华张呈林朱清华南京航空航天大学副教授．中国航空学会直升机分会委员兼总干事，主要从事旋翼飞行器总体设计方向研究工作。承担了2项国家级，8项省部级课题研究．发表论文近20篇。目前正在研究新构型旋翼飞行器，拟在低空安全机动飞行方面带来全新的自主产权飞行器。直升机是以旋翼为主要升力和前进供力装置的航空器，由于它特有的低空低速高机动及高效悬停的特26航空制造技术·2015年第16期当前．直升机既呈现出传统构型样式

2、外形越来越统一、模块化态势。又呈现出新构型层出不穷、多样多功能化趋势。同时市场对重型直升机、高速直升机、高原直升机、电动直升机的需求又引发了新技术发展。下一代直升机必然飞得更快、更灵活、更安全、更先进，在设计技术的支持下也必然低成本、低噪声、低振动、低污染oDoI：10．1608叫．issnl671—833x．2015．16．026性，已在军事和民用领域得到广泛应用。近年来，因为在局部战争及自然灾害救援抢险中的出色表现和独特性能，直升机再度成为航空研究和发展的热点，再加上各种相关新技术的飞速发展，为多种具有垂直起降及悬停飞行特征的新概念直升机的研究、发展和变革提供了有利条件

3、。下一代直升机在军用领域要求飞行速度更快、机动性能更好、生存能力更强、航电武器更先进，适应全天候恶劣环境作战；在民用领域要求全寿命周期成本低、安全可靠、低噪声、低振动、低污染。各代直升机技术特点1直升机划代从公元前的中国古代发明——竹蜻蜓，到15世纪意大利人达·芬奇的直升机草图，都为现代直升机的发明提供了启示，指出了正确的思维方向。18世纪，俄国人罗蒙洛夫进行了第一次直升机旋翼模型试验；1907年，法国人科尔尼采用纵列式双旋翼布局原始直升机完成了动力飞行器第一次载人垂直离地飞行；1911年，俄国人尤里耶夫发明了自动倾斜器，彻底解决了直升机的操纵问题；1923年，西班牙人西尔

4、瓦解决挥舞问题并发明铰接式旋翼；1926年，英国人格劳渥发表旋翼机基础理论；1937年，德国福克一乌尔夫公司改进推出的横列式双旋翼直升机FW61是人类第一种真正可以操纵的直升机；1939年，美籍俄国人西科斯基成功地让世界上第一架具有真正实用意义的直升机——VS一300升空，这种单旋翼带尾桨式直升机得到大量生产及应用；1946年，美国人贝尔制造的Bell一47获得美国政府第一次颁发的直升机适航证⋯⋯这些个人及组织的尝试和开拓为直升机的发展开辟了道路，也奠定了技术基础，从此，直升机的发展进入到实用阶段。目前国际上还没有统一的直升机划代分类标准，但直升机主流研发机构认可的通用做法

5、是根据直升机主要技术特征(如旋翼桨叶材料、发动机类别、振噪水平等)进行划分。到目前为止，在技术特征上可划分出四代直升机，如表1所示。直升机技术经历了四代发展，目前已经迈向第五代(但还没有形成明确的共性技术特征)。从第一代直升机到第四代直升机，每一代新直升机的问世，都是直升机重要关键技术创新的结果。2各代直升机设计技术特点实用型直升机出现后，作为直升机时代的开端，第一代直升机因为技术还不成熟，围绕功能设计、实现正常的安全飞行是当时设计技术的主要研究内容，故各专业设计方法基本还没有成形。因固定翼飞机起步早，发展也比直升机迅速而成熟，故早期直升机设计技术基本是套用固定翼飞机同种或

6、相似的方法、技表1直升机技术特征划代比较术，在涉及旋翼系统设计方面，则借鉴了自转旋翼机相关方法和技术。自转旋翼机早在20年代初就得到了发展，比直升机起步早了约15年，它的旋翼技术为直升机的发展铺平了道路。20世纪60年代初，第二代直升机开始发展，设计技术重点从功能设计开始转向性能设计，发动机、旋翼桨叶、机体结构等方面都开始有针对性设计，并提出专用气动结构设计。第二代直升机在各领域的使用，尤其是美军在越南战场上大规模使用直升机，以及专用武装直升机的出现，让直升机产业走向了辉煌。军民多方广阔的需求让直升机技术得到了更多人、物、财的投入，各专业设计技术开始有了大的发展。随着直升机

7、型号类别及数量的逐步增加，积累了丰富的研发设计、生产制造、使用维．童巷蘸‘．+嘉：．≥≤簿蕊≥，．!一．j一’第萎倦．‘纂曼橼i，j1l：≥≤獭曩薹≥≥t投产时间20世纪40一50年代20世纪50—60年代20世纪70～80年代20世纪90年代以后主要特征活塞发动机和木质桨叶涡轮轴发动机和金属桨叶复合材料桨叶和大规模集成电路复合材料、电传操纵及高安全。件活塞发动机，功率小，比功第一代涡轮轴发动机，功第二代涡轮轴发动机，自由涡第三代涡轮轴发动机．自由涡轮，动力装置率低(约为1．3kw，kg)，体积率大，比功率约为3．