直升机总体设计思路和方法发展分析

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstrOnauticaSinicaJan．252016V01．37No．117—29ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：Ehkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．ca直升机总体设计思路和方法发展分析倪先平1’2一，朱清华21．中国航空工业集团公司，北京1000282．南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室，南京210016摘要：直升机总体设计对于型号研制成功与否有着极为重要的影响。随着直升机相关学科以及信息化技术的发展，直升机总体

2、设计亦从传统的原准机设计法、参数统计法等发展到现代的多学科设计优化法。特别是系统工程和并行工程思想以及现代项目管理理念在航空产品研制中的应用，对直升机的总体设计思想产生了重大影响，推动着直升机总体设计向智能化、综合化和系统化方向发展。首先，简要回顾了直升机总体设计技术的发展历程，介绍了传统设计方法和现代设计方法在型号中的应用及其相互之间的差异；然后，重点分析了系统工程和并行工程思想、现代项目管理理念、直升机新构型以及数字化技术对直升机总体设计思想和方法的影响；最后，展望了直升机总体设计方法的未来发展趋势。关键词：直升机；总体

3、设计；设计综合；原准机法；多学科设计优化中图分类号：V221；V275+．1文献标识码：A文章编号：1000—6893(2016)01—0017—13直升机由于其特有的前向、侧向、后向以及悬停和垂直飞行等低空高机动飞行特性，在国防、国民经济建设和社会公益事业等各方面发挥着不可替代的重要作用。为了满足日益提高的使用要求，直升机构型和技术在持续不断地创新和发展。在使用需求拉动下，现代直升机设计不断综合采用最新的科学技术和项目管理方法，牵引总体设计理念和思路不断创新，使总体设计方法不断改进和发展。随着技术复杂程度的不断提高，研制一

4、种新的直升机，从设计方案的提出，到试制、试验、生产和投入使用，仍然需要长达若干年的周期。在直升机的整个研制周期内，需要进行大量的使用需求论证、概念构型分析、理论模型计算、设计图纸编绘、试制总装生产和试验试飞验证等工作。直升机总体设计贯穿和影响项目的整个研制过程，总体设计方案的优劣决定了项目的研制能否成功。因此，总体设计理念和设计方法始终是直升机技术研究的重点，并且随着直升机型号和技术的发展也在同步地改进和发展L1。6J。直升机总体设计，前端直接对接用户使用要求；后端承担着分解设计要求，对全机结构及各系统的设计、试验和制造成功

5、并使全机具有最佳综合效能的重大责任。在直升机发展历程中，随着直升机型号、相关学科专业理论和技术的发展，直升机总体设计先后发展和使用了原准机设计法、参数统计法、优化设计法和现代多学科设计优化(MDO)法等多种方法，对直升机的型号发展起到了极为重要的作用。随着直升机新构型的不断出现，新的项目管理理念和方法的应用，直升机空气动力学、飞行力学、结构动力学、声学等学科以及数值分析和仿真技术等支持技术的不断发展，新的直升机总体设计技术将不断持续改进和完善。收稿日期：2015．08．06；退修日期：2015-09—18；录用日期：2015

6、-10-12；网络出版时间：2015-10-2616：40网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．201510261640002htmI*通讯作者．Tel：010-58355861E—mail：nixianl：I@sohu．com}

7、甩格武

8、倪先平．朱清华．直升机总体设计思路和方法发展分析【Jj．航空学报．2016．37(1)：17-29NIXP，ZHUQH．DevelopmentofideasandmethodsofhelicoptergeneraldesignEJ_7．Acta

9、AeronauticaetAstronauticaSinica．2016，37(1)：17-29航空学报1直升机总体设计的基本思路按照中国飞行器研制程序，直升机研制划分为论证、方案、工程研制、设计定型和生产定型5个阶段[7‘9]，如图1所示。按美国和欧洲等国的习惯，直升机设计过程划分为概念设计、初步设计和详细设计3个阶段，基本和图1中前3个阶段的工作内容相对应[6]，如图2所示。总体设计是直升机研制过程中承上启下的关键环节，具有全局性影响的重大决策基本上都要在总体设计中做出。据统计分析，在直升机的整个研发过程中，总体设计所用

10、时间至多占总工作时间的20％～25％，所耗资金占总资金的5％～10％，但是却决定了直升机全寿命周期费用的75％～85％；飞行器设计成本与时间的关系如图3所示[6]。而在飞行性能、飞行品质、生存力、对环境的影响以及安全性、可靠性、维修性、可测试性、保障性和适用性等方面，总体设计均起着非常关键