未来直升机发展趋势

2010/04
发 展
DEVELOPMENT
国防科技工业 42
高航速 大航程
相对较低的飞行速度和较短的航程，大大限制了直升机的广泛应用。

长期以来直升机的设计师们把提高飞行速度作为其设计的主要目标之一，高速度意味着高效率、高经济性和低成本。

为了让直升机飞得更快，设计师们提出了种种设计方案，包括复合式直升机、ABC 旋翼及倾转旋翼式和自转旋翼飞行器等。

例如，正在试验中的X-49A “速度鹰”速度可达到390 km/h ；西科斯基公司的X-2速度有望达到460km/h;还有比较著名的就是美国的倾转旋翼式飞行器V-22“鱼鹰”，它将直升机和固定翼飞机的优点综合在一架飞行器上，当倾转旋翼处于垂直状态时，V-22“鱼鹰”就可以像直升机一样实现垂直起降和悬停，当倾转旋翼处于水平状态时，就能给飞机一个向前的拉力，使它能像固定翼飞机一样飞行，V-22“鱼鹰”倾转旋翼机已成功交付使用，其速度达560km/h ，航程1200多公里。

波音公司正在研制的鸭式旋翼/机翼飞行器X -50A “蜻蜓”，它采用桨尖喷气驱动桨叶，高速水平飞行时，该机的大弦长旋翼可在飞行中锁定，旋翼停转实现从旋翼飞行状态到固定翼飞行状态的转换。

在后一种飞行状态下，锁定的旋翼/机翼、机身和安装在机头的鸭翼共同产生升力，该方案还处于探索阶段。

良好的乘坐舒适性
乘坐的舒适性是用户对直升机的重要
使用要求之一。

直升机严重的振动问题一直困扰着直升机的研制和普及。

旋翼、尾桨、发动机、传动系统这些旋转部件都会引起机体的振动。

在引起振动的同时，还
产生了严重的噪声。

尾桨产生的强幅宽频带的气动噪声不仅对环境造成污染，也限制了直升机在城市低空飞行的应用。

为此，科研人员正在研究新的技术减振降噪，以提高乘客的舒适性。

主要技术发展有：通过旋翼空气动力学和动力学分析与综合优化设计技术，减小旋翼振动载荷、改善桨涡干扰及噪声特性；采用先进的振动控制技术及智能结构，降低直升机机体振动水平；通过减速器噪声控制技术及舱内噪声主动控制技术降低和改善舱内噪声水平；改进舱内通风、空调及装饰，创造良好的乘坐环境。

驾驶智能化 维护简易化
直升机的飞行驾驶复杂又困难。

目前，国内外都正在致力于发展一种先进的直升机飞行操纵系统，这就是智能操
未来直升机发展趋势
直升机自问世以来，全世界共生产各类直升机10万余架，在役的直升机总数已超过5万架，其中军用2万3千多架，民用3万多架。

特别是近20年来，随着科学技术的迅速发展，直升机的使用效能和飞行安全得到大幅度提高和改善，设计技术的迅猛发展，一系列新概念、新方法、新技术和新结构的出现，进一步促进了直升机的发展。

随着应用领域的不断扩展，不同的使用者对直升机提出了不同的要求，例如军方要求速度大、机动性好和生存能力高；运输公司要求廉价、舒适、运输效率高；客运则要求振动小、噪声低、驾驶及维护简单等。

虽然要求各异，却有一些共同因素决定着直升机的发展趋势。

□ 张呈林
EH-101
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纵系统。

智能操纵系统的目标在于大幅度改善直升机飞行品质，降低飞机的操纵难度，使之完全适合于任何飞行任务；与此同时，依靠快速发展的航空电子设备，包括导航通信、气象监控、飞行控制系统、座舱综合显示系统等，进一步降低直升机的驾驶难度。

简化直升机的维护难度和复杂程度，采用低维护性设计，如结构模块化、附件集成化、无润滑、自检系统等，使得直升机的维护工作简单易做；包括设置必要的辅助设备，良好的防冰、防蚀、防砂能力，使得直升机的使用不受天气或地区的限制，以提高全天候的适应性。

提高经济性
由于直升机结构复杂、研制周期长及制造费用高，售价大约是同等商载固定翼飞机的3-8倍。

受部件使用寿命，升阻比等因素的影响，一般来说，民用直升机的单位运行费用（人/公里或吨/公里）约为固定翼飞机的10倍以上。

高费用限制了直升机普及。

随着技术的发展，将不断改善直升机的安全性、维修性和使用寿命，保险费、维修费、备件费等也将大幅降低，同时，随着直升机全寿命周期费用分析和模型的发展，通过“成本控制设计技术”，从设计阶段就对造价和使用成本进行目标控制和优化，直升机的经济性也会得到根本性的提高。

在可以预见的未来，直升机的经济性将达到同等商载的固定翼飞机约50%的水平，即比使用固定翼飞机大约贵一到两倍。

但如果把固定翼飞机所必需的机场费用如占地、建筑、运营等一并计入，那么使用直升机就不是那么昂贵了。

高机动性与敏捷性
用于对地面、海面攻击的专用武装直升机正迅速发展，这类直升机除了机载火力和航电系统外，将重点提高机动能力和高敏捷性。

这里主要指大过载及负过载飞行能力、操纵响应迅速并精确控制、全天候贴地飞行性能。

为了提高直升机的机动性和敏捷性，以下几方面的技术将得到重点发展。

一是采用整体旋翼桨毂。

这种桨毂使旋翼具有较大的操纵功效和气动阻尼。

预计这种旋翼的桨毂是一个零件，像桨叶一样由复合材料制造，该零件除性能方面的优越性之外，还具有不需维护、生存力高的特点。

当前的无轴承旋翼已经预示了整体旋翼的雏形。

二是光传操纵。

光传操纵既可以实现多余度以提高生存力，又便于采用侧置手柄取代传统的驾驶杆舵机构，使驾驶舱尺寸小，结构重量轻，尤其宜于实现操纵的自动协调和可变增益，改善驾驶品质。

三是电子综合显示、电子增控增稳系统以及地形跟随和地形规避系统等。

机载电子设备将会有长足发展，大幅度提高直升机的作战效能、降低驾驶员工
作负荷并降低事故率。

四是直升机的动力装置。

发展无人直升机
无人直升机因其体积小、重量轻、便于携带和制造、使用成本低、用途广、特别是可以实现人员零伤亡目标等诸多优点，正受到越来越多国家的高度重视。

在经历了漫长的发展过程，现代无人直升机已十分先进，可以实现自主飞行。

从总体来看，无人直升机的未来发
展方向将是：“作战任务扩展”，“小型化、智能化和隐身”，“高科技任务设备”，“数字化、网络化”，“远程、战略性”等，其具体发展方向有：
一是提高自主飞行等级，实现完全自主飞行；二是发展长航时、远程无人直升机。

从国外无人直升机发展历程可以看出，无人直升机的航程不断扩大，航时逐步延长，航程从最先的几十公里扩大到现在的几千公里，航时从原来的几个小时延长到现在的几十小时;三是智能化。

目前无人直升机缺少应对突发性事件的能力，只能执行预定的任务，因此，发展智能化程度高，易于控制的无人直升机是一个重要的发展趋势;四是发展大型以及隐身无人直升机。

随着无人直升机任务范围的不断扩大，对其任务载荷能力的要求也越来越高，在一定起飞重量下，任务载荷大，就可以扩大无人直升机的任务和任务范围。

同时采用隐身气动外形，复合材料和雷达吸波材料降低无人直升机的雷达反射面积，以及通过红外和声隐身技术，来实现隐身的目标，从而提高无人直升机战场生存力;五是将有人驾驶直升机改装成无人直升机，其研制费用少、风险低，现在已经有许多改装的无人直升机出现。

可以预计再经过十几年的发展，直升机将会从其发展的实用期进入技术成熟期，以技术上的成熟来提供安全、高效、方便的产品。

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（作者系南京航空航天大学航空宇航学院教授）
科曼奇。