直升机总体设计技术的新进展

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1、直升机总体设计技术的新进展NewProgress0fGeneralDesignTechnolo野forHeIicopter张呈林南京航空航天大学航空宇航学院教授．博导。享受政府特殊津贴．直升机旋翼动学国防科技重点实验室学术委员会主任。研究方向为直升机旋翼动力学设计．直升机综合设计技术。直升机动力学设计。共发表论文30余篇，出版教材1部．获部省级科技成果奖6项．随着现代直升机性能的不断提高，其技术越来越复杂。直升机总体设计是一种大规模复杂的系统工程，具有反复迭代与多轮逼近、综合权衡与全面协调等特点，它对新机研制工作具有全局性的影响，是直升机研制中最为重要的一个阶段。总

2、体设计的好坏直接影响直升机研制的全局56航空制造技术·2010年第13期南京航空航天大学张呈林彭名华现代设计方法及高度集成的大型综合软件系统在直升机总体设计中的应用，极大地推动了直升机总体设计技术的进步与发展，也给直升机总体设计技术增添了新活力，提出了新挑战。和成败。随着直升机技术的迅猛发展以及计算机技术的广泛应用，直升机总体设计正开始一场深刻的变革，各种现代设计理论、设计方法和设计手段不断涌现。现代设计方法及高度集成的大型综合软件系统在直升机总体设计中的应用，极大地推动了直升机总体设计技术的进步与发展，也给直升机总体设计技术增添了新活力，提出了新挑战。本文将从直升

3、机总体设计理念和模式的转变、总体设计方法和直升机总体综合设计软件系统的发展三方面阐述直升机总体设计技术的最新进展。直升机总体设计理念和模式的转变20世纪90年代以来，随着直升机技术的发展和外部环境的变化，直升机系统日益复杂，需要满足的使用要求越来越多、越来越高，促使直升机总体设计理念和设计模式发生了重大转变。直升机总体设计已从传统的“面向性能设计(DesignforPe舶rmance)”转变为现代的“面向可负担性和质量设计(DesignforAffordahilityandQuality)”，即从追求少数重要飞行性能发展到追求系统综合使用效能、从单纯追求性能发展到考

4、虑全寿命周期费用、从采用串行和迭代的设计模式发展到采用并行设计模式。与此同时，直升机总体设计阶段变得越来越重要，在直升机总体设计阶段的传统设计理念中主要考虑气动、动力和重量等工程学科设计要求，以最小重量代价获得最好的性能，采用简单的经验分析模型进行设计；而现代直升机总体设计阶段除了考虑以上工程学科外，还要考虑飞行力学、结构动力学、隐身性等以及可靠性、维修性、保障性、经济性等新兴设计要求，追求更低的全寿命周期成本和更高的系统综合使用效能，并采用高精度的计算机仿真分析模型进行设计，以提高设计方案的可信度。现代直升机的研制实践已经证明，新的设计模式能够很好地降低直升机全寿

5、命周期成本和研制风险，缩短设计周期，提高设计质量和直升机综合效能。现代直升机总体设计理念和模式主要有以下3个特点。1综合评价体系在直升机总体设计中，为了对多个设计方案进行对比分析，做出评价和优选，需要有合适的评价准则和指标，这些评价准则和指标应能全面地反映用户的各种使用要求。传统的总体设计根据直升机的不同用途类型，按个别主要性能指标的优劣对直升机设计方案进行评价，如重量效率、航程、载重量、生产率等。但随着直升机系统日益复杂，任务能力及使用要求的多样化，这种评价方法显得越来越不科学，已不能全面、综合和正确地评价直升机设计方案的优劣，因此迫切需要建立起包括直升机各项性能

6、指标的综合评价体系，从用户的角度出发，通过对各个指标进行权衡协调，用来指导和评价直升机总体设计，保证获得满足用户要求的全局综合最优的总体设计方案。近年来，在直升机总体设计中引人了直升机使用效能的综合评价体系，从系统T程角度来评价直升机总体方案的优劣。直升机的使用效能表征其在给定条件下完成任务的能力，其主要影响因素有任务能力、可用性和生存力，使用效能从系统的角度全面综合地反映了直升机的优劣。国内外对直升机使用效能评价体系进行了广泛的研究，特别是武装直升机的作战效能评价体系，已在实际工程设计中取得较好的应用。如美国的“科曼奇”(RAH一66)直升机在总体设计方案评估中，

7、首次通过采用加权系数分配反映不同相关因素对其作战效能的影响程度，根据如图l所作战效能l100可使用性If作战能力1f风险新32r相7赢17IlO5I111017志订r_菇订^杰订压荔习厂素一赢图1RAH一66直升机的作战效能综合评价体系示的作战效能综合评价体系，进行直升机总体方案的优化，使得新的总体设计方案与现有的直升机相比有了大幅度改进。2全寿命周期费用随着直升机技术的发展，直升机性能变得更加优良，但同时其费用成本呈指数曲线增长，使得直升机装备费用越来越高，其经济性问题越来越突出，因此以较小的费用获得最大的使用效能，已成为直升机研制和使用中需要解决的核心问题之