直升機總體設計思路和方法發展分析

倪先平， 朱清華

1. 中國航空工業集團公司， 北京　100028

2. 南京航空航天大學 直升機旋翼動力學國家級重點實驗室， 南京　210016

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直升機總體設計思路和方法發展分析

倪先平1,2,*， 朱清華2

1. 中國航空工業集團公司， 北京100028

2. 南京航空航天大學 直升機旋翼動力學國家級重點實驗室， 南京210016

摘要:直升機總體設計對于型號研制成功與否有著極為重要的影響。隨著直升機相關學科以及信息化技術的發展，直升機總體設計亦從傳統的原準機設計法、參數統計法等發展到現代的多學科設計優化法。特別是系統工程和并行工程思想以及現代項目管理理念在航空產品研制中的應用，對直升機的總體設計思想產生了重大影響，推動著直升機總體設計向智能化、綜合化和系統化方向發展。首先，簡要回顧了直升機總體設計技術的發展歷程，介紹了傳統設計方法和現代設計方法在型號中的應用及其相互之間的差異；然后，重點分析了系統工程和并行工程思想、現代項目管理理念、直升機新構型以及數字化技術對直升機總體設計思想和方法的影響；最后，展望了直升機總體設計方法的未來發展趨勢。

關鍵詞:直升機； 總體設計； 設計綜合； 原準機法； 多學科設計優化

直升機由于其特有的前向、側向、后向以及懸停和垂直飛行等低空高機動飛行特性，在國防、國民經濟建設和社會公益事業等各方面發揮著不可替代的重要作用。為了滿足日益提高的使用要求，直升機構型和技術在持續不斷地創新和發展。在使用需求拉動下，現代直升機設計不斷綜合采用最新的科學技術和項目管理方法，牽引總體設計理念和思路不斷創新，使總體設計方法不斷改進和發展。隨著技術復雜程度的不斷提高，研制一種新的直升機，從設計方案的提出，到試制、試驗、生產和投入使用，仍然需要長達若干年的周期。在直升機的整個研制周期內，需要進行大量的使用需求論證、概念構型分析、理論模型計算、設計圖紙編繪、試制總裝生產和試驗試飛驗證等工作。直升機總體設計貫穿和影響項目的整個研制過程，總體設計方案的優劣決定了項目的研制能否成功。因此，總體設計理念和設計方法始終是直升機技術研究的重點，并且隨著直升機型號和技術的發展也在同步地改進和發展[1-6]。

不同的應用場景其復雜程度以及碰撞模擬量均是不同的，針對本文的研究對象，如若用一般的包圍盒，其精確度不符合要求，不能準確地描述對象，基于這點，考慮針對混合層次包圍盒[6]的改進。

直升機總體設計，前端直接對接用戶使用要求；后端承擔著分解設計要求，對全機結構及各系統的設計、試驗和制造成功并使全機具有最佳綜合效能的重大責任。在直升機發展歷程中，隨著直升機型號、相關學科專業理論和技術的發展，直升機總體設計先后發展和使用了原準機設計法、參數統計法、優化設計法和現代多學科設計優化(MDO)法等多種方法，對直升機的型號發展起到了極為重要的作用。隨著直升機新構型的不斷出現，新的項目管理理念和方法的應用，直升機空氣動力學、飛行力學、結構動力學、聲學等學科以及數值分析和仿真技術等支持技術的不斷發展，新的直升機總體設計技術將不斷持續改進和完善。

1直升機總體設計的基本思路

按照中國飛行器研制程序，直升機研制劃分為論證、方案、工程研制、設計定型和生產定型5個階段[7-9]，如圖1所示。按美國和歐洲等國的習慣，直升機設計過程劃分為概念設計、初步設計和詳細設計3個階段，基本和圖1中前3個階段的工作內容相對應[6]，如圖2所示。總體設計是直升機研制過程中承上啟下的關鍵環節，具有全局性影響的重大決策基本上都要在總體設計中做出。

據統計分析，在直升機的整個研發過程中，總體設計所用時間至多占總工作時間的20%～25%，所耗資金占總資金的5%～10%，但是卻決定了直升機全壽命周期費用的75%～85%；飛行器設計成本與時間的關系如圖3所示[6]。而在飛行性能、飛行品質、生存力、對環境的影響以及安全性、可靠性、維修性、可測試性、保障性和適用性等方面，總體設計均起著非常關鍵的作用[1,8-9]。圖4通過雷達示意圖顯示了總體設計方法在綜合效能、研制成本、研制周期和研制風險等方面對直升機型號研制產生影響的比重，由圖可見，總體設計基本決定了直升機的綜合效能和成本周期，是直升機型號研制的關鍵技術。

圖1直升機研制過程
Fig. 1Development process of a helicopter

圖2傳統的總體設計研究方法[6]
Fig. 2Traditional general design and development approach[6]

圖3飛行器設計成本與時間的關系[6]
Fig. 3Relationship between aircraft design cost and time[6]

現代直升機總體設計強調設計綜合[28]。喬治亞理工學院的綜合產品/過程研發模型(IPPD)是一個典型的直升機設計綜合模型。在計算機綜合環境下，按照從頂層向下的設計決策過程、綜合產品的設計驅動系統工程方法和設計過程驅動的質量工程方法，結合多學科設計優化方法，可以同時從系統全壽命周期過程和多學科并行分析綜合進行直升機總體設計，其流程如圖8所示[29]。該模型涵蓋了從概念設計到制造工藝的整個過程(如圖9所示)[27]，綜合了各主要學科的計算分析(見圖7)。

美國陸軍AFDD Advanced Design Office從20世紀70年代就致力于開發PSDE軟件用于常規構型直升機總體方案設計。在PSDE基礎上形成了RASH優化軟件，并先后開發了適用于復合直升機的HELO軟件、適用于傾轉旋翼機的TR軟件以及適用于ABC旋翼直升機構型的PDABC軟件等直升機總體設計軟件，并最終開發出適用于多種構型直升機總體設計的RC軟件。21世紀以來，綜合直升機分析和設計的最新成果，開發了NDARC(NASA Design and Analysis of Rotorcraft)旋翼飛行器綜合分析設計系統，如圖10所示[30]。該模型的主要功能是設計直升機的總體技術方案，并評估設計方案的綜合性能。其主要特點是可以適用于單旋翼帶尾槳構型、傾轉旋翼機構型、雙旋翼縱列式構型、剛性雙旋翼共軸式構型和帶輔助推力(拉力)裝置的復合式以及由旋翼、機翼、尾面和起落架等各種部件組合構型的各類旋翼飛行器。NDARC模型的另一特點是集成飛行性能、氣動特性、飛行力學和結構等高精度分析模型，采用代理模型來計算旋翼的誘導功率和型阻功率等特性數據，和CAMRADⅡ這樣的綜合分析模型相比較，可以極大地縮短設計計算時間和降低設計成本。

直升機總體設計思路的發展和直升機型號研制的項目管理思路、直升機相關學科技術和計算技術的發展緊密關聯。早期的直升機研制實踐，和直升機主要學科專業理論及計算技術發展相適應，直升機總體設計的思路基本上是采用參考原準機設計以及參數統計數據分析的方法。隨著系統工程、項目管理方法、相關學科專業理論以及計算技術的發展，直升機系統綜合和優化設計思路逐步得到發展和應用，不僅在直升機空氣動力學、飛行力學、旋翼及結構動力學和系統設計等領域廣泛應用了優化設計技術和初步系統集成的方法；而且在總體設計中，以滿足主要設計要求為目標，以滿足性能、成本和重量等各方面要求為約束條件的優化設計方法也不斷發展，并在型號設計實踐中得到了廣泛應用。為了同步獲得最優綜合效能和主要學科專業、關鍵部件和系統的滿意性能，在直升機總體設計中，分層次優化設計的思路逐漸獲得業界的重視。特別是并行工程技術管理思想的出現和在飛行器研制中取得的明顯成效，使得直升機總體設計理念和思路有了跨越性的發展。按照系統工程流程和并行工程思路，縱向前端向使用要求分析論證延伸，后端向詳細設計、工程制造和試驗試飛甚至使用保障延伸；橫向，同步考慮空氣動力學、飛行力學、結構動力學、聲學、主要系統和結構設計、重量成本以及“六性”等各方面因素來開展直升機總體設計，使總體設計能夠更全面地考慮用戶的需求、詳細設計、制造生產和使用保障的可行性、有效性和經濟性，獲得更滿意的直升機綜合效能。

圖4總體設計方法影響性所占比重
Fig. 4Influence proportion of general design technology

2直升機總體設計傳統方法

按照業內公認的劃代標準，直升機目前已經發展到了第四代[10]。實用型直升機出現在20世紀30年代末，第一代直升機的技術還不很成熟，除了安全性問題，總體設計主要關注于直升機的基本飛行性能；總體設計方法基本上是借鑒固定翼飛機和旋翼機的設計方法。自轉旋翼機的發展比直升機起步早約15年，其旋翼技術為直升機的發展奠定了基礎[11]。

伴隨著系統工程方法論和計算機技術及優化理論的迅速發展，直升機總體設計優化技術逐漸發展并成熟起來[16]，注重直升機系統綜合效費比的直升機方案評估被逐步引入到直升機研制過程中，從而形成了輸入輸出設計閉環。基于優化設計的總體設計方法在第三代直升機研制中得到廣泛應用，對直升機型號的發展起到了積極的推動作用。

1) 原準機設計法。參考現有的相近成熟機型，確定直升機總體參數初始值、總體氣動初步布局、系統初步方案和重量估算，在此基礎上進行飛行性能分析和成本效能分析等，并與使用要求比較，經逐步調整得到最終總體設計方案。

2) 統計分析設計法。建立已有直升機的主要設計參數統計數據庫，對大量設計參數進行相關性分析，采用多元回歸等方法，建立起直升機主要參數和統計參數之間的統計關系函數表達式。這樣，設計者可根據使用要求，依據統計關系式對直升機的總體設計參數進行初步選擇[14]。

3) 參數分析法。根據使用要求中的某項主要要求初步確定直升機的主要總體參數，然后根據其他任務要求逐步確定其余總體參數。這種總體設計方法通常采用直升機起飛重量或燃油重量作為平衡參數，應用部件和系統統計重量公式和直升機性能分析模型作為設計和分析工具[15]。

直升機型號和技術的發展，是一個不斷創新的過程。直升機總體設計的理念、思路和方法也必須要不斷創新，在將成熟的設計方法應用于型號設計的同時，還必須持續不斷地采用新理念、新思路、新技術、新方法來改進、完善和發展直升機總體設計方法。

3直升機總體設計優化方法

20世紀60年代初至70年代末，第二代直升機發展很快[10]，直升機型號大量增加，在各領域得到了廣泛使用，積累了豐富的直升機研制和使用經驗，直升機總體設計方法逐步完善和系統化。這一階段的總體設計重點從功能設計開始轉向性能設計，主要采用以下幾種方法[12-13]：

在直升機總體設計應用的初步階段，優化技術在總體參數優化選擇和在空氣動力學、動力學、旋翼、結構等主要學科、主要系統部件的性能參數設計優化上的應用幾乎同步開展[17]。早期的直升機總體優化設計思路大體上沿襲了傳統總體設計的思路，但是學科專業的覆蓋面和包含的設計信息量遠遠超過了傳統設計方法。最重要的是，由于采用了先進的計算技術，得益于計算機計算速度的快速提高，在設定的目標函數和約束條件下，可以快速形成多個設計方案以進行綜合效能評估，從中選出滿足使用要求的最佳設計方案 ，從而更有效地提高總體設計質量和縮短設計周期[18]。國外以VASCOMP[19], HESCOMP[20]和GTPDP[21]為基礎，結合優化算法分別形成了比較成熟的直升機總體設計優化軟件，喬治亞理工學院還開發了適合單旋翼帶尾槳式和包括傾轉旋翼機在內的多種新構型直升機概念設計的CIRADS軟件系統。國內南京航空航天大學和中國直升機設計研究所也比較系統地開展了這方面的研究和應用工作[12-13,19]。

為了更好地發揮總體設計在對接、分解使用要求、協調相關學科專業和各系統部件尺寸、性能要求的功能，使設計方案能夠在總體和主要學科專業、主要系統部件兩方面同步獲得滿意的結果，美國麥道公司將直升機總體參數優化和部件參數優化結合起來，探索開展了直升機總體多層次優化設計。頂層上對直升機型式、總體參數及主要尺寸進行優化選擇；在局部優化部分，對直升機的關鍵特性和關鍵部件性能進行優化，其流程如圖5所示[22]。在部件優化模塊中，包含了旋翼槳葉翼型優化、直升機性能優化、氣動彈性穩定性優化和結構優化等內容。在該設計方法中，明顯體現了并行工程的指導思想。

4直升機總體參數多學科設計優化

多學科設計優化是總體優化設計方法在近年來的最新發展[22-24]。20世紀80年代以來，在飛行器研制中逐步推行并行工程的管理方法，多學科設計優化是并行工程管理思想在飛行器總體設計中的實際應用。多學科設計優化用于解決直升機設計中各學科專業之間的相互耦合、計算以及信息組織的復雜性等問題，通過協調各學科專業之間的矛盾和沖突，利用各學科專業之間的相互作用和協調效應，集成有關設計和計算分析工具，將直升機的設計從傳統方法的孤立、串行的過程，轉化為并行和協同的過程。將各學科專業、系統部件的設計優化和直升機總體設計優化并行開展。在第三代和第四代直升機的總體設計中，多學科設計優化方法得到了普遍應用。

隨著各國關稅水平的持續降低，經濟全球化的不斷深入，尤其是國際投資在全球經貿合作中的分量與貢獻越來越大，自由貿易園區的優惠政策開始由關稅政策向投資政策、外匯政策以及人員流動政策變遷。以中國香港為典范，其已經發展為全面實施自由貿易制度、自由投資制度、自由外匯制度以及自由出入境制度的高水平自由貿易港。總的來看，全球自由貿易園區的基本功能包括轉口貿易、出口加工、離岸金融服務、商品展示、零售業務等(見圖1)。有些自由貿易園區功能較為單一，有些則相對綜合。

CREATION是目前最新的直升機總體設計模型，具有以下4個主要特點：

圖5直升機設計中的多層次優化方法[22]
Fig. 5Multilevel optimization approach in helicopter design[22]

圖6直升機總體多學科設計優化模型數據流程圖[25]
Fig. 6Data and process flowchart for a helicopter preliminary multidisciplinary design optimization[25]

文獻[25-26]的直升機多學科設計優化模型，包括了飛行性能、重量、操穩特性和經濟性4個學科專業，利用iSIGHT多學科優化集成軟件平臺建立計算環境，集成直升機分析性能、重量、操穩特性和經濟性分析程序，建立起基于多學科可行性方法(MDF)直升機總體多學科設計優化系統。采用UH-60A直升機作為算例，優化后的直升機綜合效能得到明顯提高，其模型數據流程圖如圖6所示[25]。圖中：We為直升機空機重量；W1～W9為直升機采購成本分析所需的各部件重量；Vcr為巡航速度；WMR為任務載荷；Q為巡航飛行時每小時耗油量；Mb為槳葉繞揮舞鉸質量矩；Ib為槳葉繞揮舞鉸慣性矩；Ixx、Iyy、Izz和Ixy分別為直升機繞各軸的慣性矩和慣性積；k為直升機重量效率；PS為直升機單位總重飛行生產率；FQI為直升機操縱穩定性指數；DOC為直升機單位小時飛行費用。

喬治亞理工學院采用響應面代理模型集成多學科精確分析模型，形成分布式直升機總體多學科綜合設計系統，如圖7所示[19,27]。

圖7多學科綜合與物基模型的關系[19, 27]
Fig .7Relationships between multidisciplinary synthesis and sizing and physics-based models[19, 27]

5現代直升機總體設計方法

除多學科設計優化技術外，眾多學科專業分析模型、數值計算方法以及計算機輔助設計和計算工具(CAD、CFD和ANSYS等)在直升機總體設計中得到了綜合應用。隨著第四代直升機和新構型直升機的發展與使用，直升機總體設計方法日益體現出系統工程思想和并行工程思想耦合的特點。從縱向來說，總體設計要采用面向用戶、面向需求、面向全壽命周期的設計理念；從橫向來說，總體設計要同步綜合協調各主要學科專業以及主要系統部件特性，融合多學科設計、大規模并行計算和優化設計于一體，不斷提升直升機總體設計的綜合化、智能化和系統化水平。

基于需求的酒店管理系統的實現，必須結合實際進行相應方案分析設計工作，這個過程中先根據酒店自身規模、特色、市場定位等對其系統需求做全方位劃分，可采用例視圖法對酒店做初步需求展示分析，發掘酒店自身需求特性，按照關系分解法、合成法、整合酒店管理系統需求以此使整個方案完善特性得到有效體現。

現代直升機使用要求高、技術難度大、結構系統復雜，各分系統不僅自身技術復雜而且相互耦合，從而對總體設計提出了更高的要求。如何在概念設計階段合理確定優選的總體初步方案，怎樣在初步設計階段獲得合理的設計綜合，在詳細設計階段能夠按期保質完成設計分析、確定設計圖樣和工藝方案等，都取決于所采用的先進的總體設計理念和科學合理的總體設計方法。綜合權衡空氣動力學、飛行力學、結構強度、振動聲學、動力裝置、飛行控制、綜合航電、材料工藝等多學科專業，最終可獲得滿足使用要求并具有最佳綜合效能的直升機總體設計方案。實踐證明，總體設計思路正確、總體設計方法科學，不僅可以獲得滿意的直升機設計方案，使直升機具有很高的使用效能，而且能夠有效地提高直升機的研制質量、縮短型號研制周期、降低型號研制成本。

圖8喬治亞理工學院的綜合產品/過程研發模型(IPPD)過程[29]
Fig. 8Integrated product and process development (IPPD) process of Georgia Institute of Technology[29]

圖9分層的IPPD流程[27]
Fig. 9Hierarchical IPPD process flow[27]

第三，某些選修課程設置的初期忽視了學生的呼聲和意見。某些選修課程的設置不但要圍繞某種理念進行，對學生的興趣也要加以兼顧，以利于提高學生的學習興趣。

文獻[31]將NASA開發的多目標設計分析和優化工具OpenMDAO和NDARC模型進行了結合。其中，OpenMDAO能夠提供開放的計算環境，可以綜合多學科分析模型進行自動分析，在各計算分析模型之間進行數據交換，并分別以串行方式或并行方式進行各學科計算分析；同時，OpenMDAO還綜合了一組優化程序，可用于進行直升機總體頂層分析。除多學科設計優化技術外，可以利用直升機總體設計工具、旋翼氣動分析和結構分析工具、聲學分析工具以及參數幾何工具來開展直升機總體設計和進行各學科特性分析。OpenMDAO多學科設計環境如圖11所示[31]。

法國的ONERA目前正在開發一種新的直升機總體設計軟件CREATION[32]，該軟件的核心是稱之為目標單元的飛行性能和環境影響(聲學和大氣污染等)。圍繞這兩個核心模塊，建立了直升機任務和規范、構架和幾何、重量和結構(氣動彈性)、空氣動力學和動力裝置等5個功能單元，用于分析評估直升機的飛行性能和對環境的影響。這7個單元分別分為3個層級：在“零”級單元中，采用簡單的統計和分析模型；在一級單元中，采用封閉的分析模型；在二級單元中則〗采用了數值計算模型。CREATION的構架在平面上由不同學科模塊、在垂直方向由3個不同層級單元的不同復雜程度的分析模型構成。在垂直方向，低層級單元對應初步概念設計，高層級單元對應詳細總體設計，低層級單元為高層級單元的深入分析提供必要參數。在平面構架內，在同一層級內的分析模型，分別對應初步概念設計、詳細總體設計或對方案的全面評估。

電池在過充到一定階段，電池內壓過大超過電池蓋板與殼體之間的焊接強度時就會發生破裂，隨后電池內部的高壓氣液混合物就會噴出，在噴射過程中遇到氧氣，并與空氣、電池測試支架摩擦，就會發生爆炸。圖2是電池2C過充致爆過程中噴射物的紅外熱像圖片。

1) 綜合了多學科設計優化方法。

圖10美軍AFDD開發的NDARC系統組成[30]
Fig. 10Components of NDARC developed by US AFDD[30]

圖11多學科OpenMDAO旋翼飛行器分析環境示例[31]
Fig. 11Example of multidisciplinary OpenMDAO rotorcraft analysis environment[31]

2) 體現了多層次優化思想。

3) 根據實際需要或掌握的數據的多少，既可以進行初步概念設計，也可以進行復雜的總體設計方案評估。

4) 除了常規直升機性能特性，針對現代直升機使用要求，還包含了對環境影響的分析評估。

6直升機總體設計方法發展展望

直升機型號正處于由第四代向第五代發展的過程，無論是軍用還是民用直升機，使用要求都在不斷提高。軍用方面，隨著現代戰爭對抗手段的快速發展，軍用直升機使用環境日趨嚴酷，研發飛行速度更快、機動性能更好、生存能力更強、航電武器更先進、可適應全天候惡劣環境作戰的型號是軍用直升機型號和技術發展的必然趨勢。民用方面，隨著對經濟型、安全性、可靠性、舒適性和環保性等要求越來越高，市場競爭越來越激烈，開發全壽命周期成本低、安全可靠、低噪聲、低振動、低污染的型號以及技術，是民用直升機領域的基本方向。這些對直升機總體設計提出了新的挑戰。

進入21世紀以來，基于模型的復雜系統工程管理思想為直升機總體設計注入了新的理念，與直升機相關的各學科專業的理論和分析模型發展也很快，新的學科不斷出現，計算精度、置信度和復雜度越來越高，相互之間的耦合關聯越來越緊密。計算流體動力學、有限元分析等數值計算技術、各種優化計算技術、數字設計技術(如CATIA、UG和SOLIDWORKS等)以及各種商用軟件(如FLUENT、ANSYS、ABAQUS等)，為直升機總體設計提供了更好的基礎。新時期直升機總體設計技術發展將呈現以下幾方面特點：

1) 在設計理念上，將進一步綜合并行工程和基于模型的復雜系統工程管理思想。橫向將盡可能同步計入各傳統學科和新興學科的影響，完整地分析和評估直升機的綜合使用效能；縱向將盡可能地從設計階段向前后延伸，前端按照面向需求的基于模型的復雜系統工程理念和使用要求無縫對接，后端盡可能提早計入詳細設計、工程制造、試驗試飛和使用維護對總體設計的影響，使得到的直升機總體方案在全面滿足使用要求的同時，具有很高的質量和置信度。

“在雪夜曬月亮，我們都快凍成四根凌冰掛樹上了，你們兩位就披一件葛布的袍子，不冷嗎？烏有先生你還搖著你的紙扇子，會傷風的啊！”上官星雨說。

2) 從具體設計方法來說，充分利用多學科設計優化、全過程設計綜合、分階段分層次進行總體方案設計和評估，充分采用各種理論物理模型、數值計算技術、數字設計技術、優化計算技術以及各種成熟商用軟件作為設計工具和手段，并采用更高效的代理模型來替代復雜的理論分析模型，完善直升機總體設計手段，提高總體設計效率[33-34]。

3) 為適應新構型直升機發展的需要，直升機總體設計必須不斷擴大分析模型，拓展考慮因素的范圍。目前，除了相對比較成熟的傾轉旋翼機，共軸剛性雙旋翼高速直升機、涵道矢量推力復合式直升機和雙螺旋槳旋翼機翼復合式構型直升機等新構型均已進入到驗證機階段。這些新構型直升機具有許多常規直升機所沒有的特點，構造和操縱復雜，氣動干擾和氣彈耦合嚴重，在直升機總體設計階段必須計入這些特點。

烏龍磯水庫除險加固工程生產生活區現狀為耕地，施工前，對可能受到污染、硬化的混凝土拌和場、機械維修廠等場地進行表土剝離，剝離厚度按0.5 m考慮，先堆放于場地一角，并采取彩條布遮蓋防塵措施。對生產生活區，采取開挖土質排水溝等措施，排出場地雨水和生產生活污水，防治水土流失。施工機械設備沖洗水等施工用水盡量集中排放，通過環保工程設置的沉淀池處理后循環使用或沉淀處理達標后排入下游河道。生產生活區在結束使用后，需要按要求及時進行施工跡地清理，恢復原有土地功能。

4) 總體設計將持續不斷地吸收直升機各學科技術的最新成果，使直升機總體設計模型能更準確地描述和反映直升機的特性。近年來，先進旋翼氣動外形及新型槳尖設計，先進無軸承旋翼槳轂設計，高效高精度旋翼空氣動力數值模擬、旋翼多體動力學氣動彈性耦合穩定性分析，旋翼/機體耦合動力穩定性主動控制(包含非定常、非線性和可時變的旋翼自由尾跡大機動飛行動力學)，高帶寬權限飛行控制以及直升機健康與使用完好性監測等新技術，為直升機總體設計提供了新的可精確描述直升機特性的理論分析和設計工具。

7結束語

傳統的總體設計方法主要依賴于參考原準機和統計數據分析，依賴設計者的以往經驗。其特點是物理概念清晰，設計過程簡明，設計目標單一。但因為受各學科專業理論模型和計算條件限制，設計考慮的因素比較少；大多數情況下，只有直升機飛行性能能夠得到比較系統的分析，難以同步計入飛行力學、動力學、聲學等學科的影響，也難以同步分析動力裝置等主要系統和部件的設計參數，使設計參數調整的范圍非常有限，從而無法在短時內形成多個可行的總體設計方案以進行分析比較，并從中選擇最好的方案。在后續詳細設計階段對直升機作全面深入的各學科專業特性分析時，往往因為個別特性不能完全滿足使用要求或設計規范要求而必須對總體設計方案作一些必要的調整，這樣就有可能導致研制周期延長和成本增加。

1) 直升機總體設計必須在改進中發展，在繼承中創新。傳統的原準機設計法、統計分析法和參數分析法不會完全過時，仍然有其應用價值，在新的設計方法中應保留傳統設計方法的精華。總體設計仍然需要不斷完善直升機數據庫，充分利用已有的成果和經驗。

在2 D培養水平，紫云英苷可明顯抑制糖酵解相關蛋白Glut1、Glut3、HK2、PDK1和PDK3的表達(P<0.05)(圖4A)。與此相似，在3 D細胞培養水平，紫云英苷可明顯降低糖酵解相關蛋白Glut1、Glut3、HK2、PDK1和PDK3的表達(P<0.05)，且均呈一定劑量依賴效應關系(圖4B)。此外，紫云英苷可明顯降低HK2活性，并呈一定劑量依賴效應關系(圖4C)。

近期，原料價格高位運行，出口市場持續跟進，市場供貨偏緊，價格穩中上行。10月22日中國磷酸二銨批發價格指數（CPPI）為2933.17點；磷酸二銨零售價格指數（CPRI）為 3047.97點，環比上漲58.29點，漲幅為1.95%；同比上漲134.12點，漲幅為4.60%；比基期下跌173.80點，跌幅為5.39%。

2) 在總體設計分析模型中，應全面反映使用要求，根據所研制型號的主要任務使命，綜合評估使用要求，合理分解使用要求，選擇主要要求作為設計目標，其他重要要求作為約束條件，在設計過程中綜合權衡各項要求，力求得到全面滿足使用要求的最佳方案。

11月26日，來自中國深圳的科學家賀建奎在第二屆國際人類基因組編輯峰會召開前一天宣布，一對名為露露和娜娜的基因編輯嬰兒在中國健康誕生。這對雙胞胎的一個基因經過修改，使她們出生后即能天然抵抗艾滋病。消息出來后不久便引起輿論極大爭議，無數生命科學學家對此嚴厲批判，很多網友也表達了質疑和反對的態度。基因編輯技術本身存在無法排除的潛在健康風險問題，在技術上面也有一些問題沒有得到解決，而除了這些，它所面臨的最大的問題則是倫理問題。

我有幸應論壇邀請，在此次論壇上第一個議題，作了題為“走好軍民融合發展之路”的發言。2015年，習近平首次提出把軍民融合發展上升為中國國家戰略。中共中央政治局2017年1月22日召開會議，決定設立中央軍民融合發展委員會，由習近平任主任。中央軍民融合發展委員會是中央層面軍民融合發展重大問題的決策和議事協調機構，統一領導軍民融合深度發展，向中央政治局、中央政治局常務委員會負責。實施的對策是：以政府為先導；以法律法規為保障；以發展軍民兩用技術為核心。

3) 在直升機總體設計中必須強調綜合，不管在設計模型中包含了多少學科和部件系統，設計的指導思想始終要突出提高綜合效能，強調各學科的設計綜合，不能片面追求單項性能最優。

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倪先平男， 博士， 研究員， 博士生導師。主要研究方向： 直升機總體設計。

Tel: 010-58355861

E-mail: nixianp@sohu.com

朱清華男， 博士， 副教授。主要研究方向： 直升機總體設計， 新構型旋翼飛行器設計。

Tel: 025-84892196

E-mail: Zhuqinghua@nuaa.edu.cn

Received： 2015-08-06; Revised: 2015-09-18; Accepted: 2015-10-12; Published online: 2015-10-2616:40

從“殺出一條血路”到“闖出一條新路”，新時代改革開放的實踐課題在轉換。低垂的果子已經摘完。今天的改革，面對的是“發展起來以后的問題”，面臨的是從“有沒有”轉向“好不好”的發展躍升，必須在深水區、“無人區”中闖出新天地；

URL： www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20151026.1640.002.html

Development of ideas and methods of helicopter general design

NI Xianping1,2,*, ZHU Qinghua2

1. Aviation Industry Corporation of China, Beijing 100028, China 2. National Laboratory of Science and Technology on Rotorcraft Aeromechanics, Nanjing University of Aeronautics &Astronautics, Nanjing 210016, China

Abstract:The general design has a key influence on the successful development of a helicopter. With the development of the relevant disciplines of helicopter and IT technique, the helicopter general design has developed from traditional prototype design method, parameter statistics method to modern “multidisciplinary design optimization method”. Especially the application of the ideas of system engineering, concurrent engineering and modern program management in the development of aviation products produces great influence on the helicopter general design idea, pushing helicopter general design to develop towards intelligence, synthesis and systematization. Firstly, the development of helicopter general design methods is reviewed briefly, and the application of the traditional and modern design methods in the helicopter development and the differences between those methods are introduced. Then, the influences on the ideas and methods of helicopter general design produced by such aspects as the ideas of system engineering, concurrent engineering and modern program management, the helicopter new configuration and new digital technology are analyzed. Finally the development trends of helicopter general design methods are prospected.

Key words:helicopter; general design; design synthesis; prototype method; multidisciplinary design optimization

*Corresponding author. Tel.： 010-58355861E-mail: nixianp@sohu.com

作者簡介：

中圖分類號：V221； V275+.1

文獻標識碼：A

文章編號：1000-6893(2016)01-0017-13

DOI：10.7527/S1000-6893.2015.0271

*通訊作者.Tel.： 010-58355861E-mail: nixianp@sohu.com

收稿日期：2015-08-06; 退修日期: 2015-09-18; 錄用日期: 2015-10-12; 網絡出版時間: 2015-10-2616:40

網絡出版地址： www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20151026.1640.002.html

引用格式： 倪先平， 朱清華． 直升機總體設計思路和方法發展分析[J]． 航空學報, 2016, 37(1): 17-29. NI X P, ZHU Q H. Development of ideas and methods of helicopter general design[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2016, 37(1): 17-29.

http://hkxb.buaa.edu.cnhkxb@buaa.edu.cn