直升機總體設計思路和方法①

王錚 車勇 王偉東

(93199部隊 黑龍江哈爾濱 150001)

直升機在國家經濟建設中起到重要作用，能夠為經濟社會發展提供運輸保證。為了滿足運輸發展的需要，應該加快提高直升機的各項性能和使用要求，保證直升機的結構創新和技術發展。當前直升機的設計發展十分迅速，主要依托先進科技力量的發展作為支撐，使用最新的前沿技術推動直升機設計思路的創新，為實現總體設計方法的改進提供支持。

1 當前我國直升機總體設計的思路

我國的直升機研制工作起步較晚，與航空工業發達的國家相比存在一定的差距。這樣的現狀說明我國的直升機研制工作應該按照總體設計要求進行推進，保證直升機機型的研發能力建設，推進飛行器研制的創新，嚴格執行直升機研制的步驟，分別為論證、制定方案、工程研發、設計定型和進行生產等幾個主要階段。在直升機的設計階段分為概念、初步和詳細策劃這三個部分。總體設計是直升機研發過程中最為重要的環節之一，能夠對飛機的研制起到推動作用，各項關鍵的重要決策都會在總體設計中進行安排。根據相關的研究發現，在進行直升機的整體研發中，總體設計會占用四分之一左右的時間，需要對這項工作給予高度的重視，并且能夠對相關的飛行要求和性能質量起到非常重要的影響。直升機總體設計思路的發展與直升機機型研究也有著緊密聯系，這主要體現在直升機型號研制的管理策略和相關技術要求標準的建立。在直升機研制的初期，與直升機有關的學科理論知識及計算技術的發展主要是參考原有機型的設計思路，但是隨著各項技術理論的逐漸成熟，直升機系統的總體設計不斷優化，技術層面得到全面拓展，取得了較大的成績。特別在近些年，隨著直升機空氣動力學和結構動力學等領域的研究發現，為全面優化結構設計和各項結構系統的建立提供堅強保證。為了全面提升直升機的綜合運輸能力，要開展分層次的結構優化設計，這項思路已經得到行業的全面認可，為直升機的總體思路設計奠定堅實基礎。

2 直升機傳統總體設計方案

直升機的發展已經取得重要進步，根據行業的有關標準能夠看出，直升機已經發展到共計四代機型。最早的直升機出現在20世紀初，當時的第一代直升機只是剛剛起步，技術方面還很不完善，存在一些問題，在安全性等方面還有需要改進的地方，設計的機型主要以直升機基本飛行性能為主要參考因素；總體設計理念是以固定翼飛機和旋翼機為主的設計方法。在20世紀末期，第二代、第三代直升機的發展很快，直升機的設計型號得到很快的提升，性能和運輸量增長很多。為人類的經濟社會發展提供服務，在長期的研制過程中，積累了豐富的直升機研制經驗，直升機總體設計方案不斷更新，設計方法更加規范化和系統化。直升機的總體設計功能方法如下。

2.1 原準機法

該方法主要是參考原有的設計方案和成熟的機型設計資料，為直升機的總體設計方案提供參考，這些參數是設計制造最初始值還有相關的設計氣動初步布局、系統研制設計方案和重量評估等數值。并對直升機的飛行性能進行重點分析和成本評估，這些數值與實際設計值進行比對并逐步進行調整，最終獲得正確的設計數值。

2.2 統計設計法

統計法主要是對直升機的所有設計數值數據進行統計，建立專門的參數數據庫，對全部設計參數的范圍進行比對和參考，全面分析各項數值的波動狀況，保證為設計提供準確數值。常見的使用方法是元回歸等方法，這樣能夠為直升機提供準確可靠的參數范圍和統計參數之間關系函數表達式。為所有機型的研制提供正確的方案設計，可以按照統計關系式對直升機的總體設計進行管理。

2.3 參數分析法

要嚴格依照直升機的設計要求選擇相關的數據進行研究，初步確定直升機的總體參數范圍，再根據相關的要求安排確定有關的總體參數。這種實驗設計方法是根據直升機的自身條件和燃油重量進行選擇的。原有的傳統設計方法更多的是依照原準機和相關的數據進行分析，以設計者的經驗作為設計的思路。這種設計思路的特點是思維比較明確、設計過程準確明了、能夠提供較好的設計目標。有時也會受到一些相關專業因素的限制，如各學科的專業理論設計和計算情況的影響。在相關的設計方案中還會考慮到設計階段的影響，應該對直升機的各項研究數據進行專業的學科分析，這樣才能保證設計的方案合理化，有時在設計的過程中，由于某種設計的改變導致不能滿足使用的要求就應該對設計進行規范化的調整，這樣也會增加設計的時限和研發的成本。

3 直升機總體設計方案的全面提升及展望

隨著我國各項科技的全面發展，對直升機的系統工程進行全面研發，依賴相關研究學科的發展，為直升機的總體設計方案提供更多的技術優化選擇，使得該項技術得到全面發展，經過對直升機系統的升級改進，直升機的研制時期得到不斷縮短，為形成更高水平的優化設計提供保證。當前，我國的直升機總體設計發展展望已經處于第四代向第五代邁進的時期，不管是哪種用途的直升機，都對其性能提出更高的要求，可以滿足更多環境要求和飛行距離時間的限制。

3.1 全面優化設計理念方案

在直升機的設計過程中，應該逐步完善各項設計方案，滿足實際需要。應該進一步規劃綜合設計系統，對于相對復雜的工程和模型系統進行全面設計升級，加快融入不同學科的知識和技術指導，這樣才能使設計方案變得更加全面和系統，只有不斷加強各學科的知識才能綜合評估直升機的綜合方案。要加快對設計方案的延伸，深入分析實際需要，要結合直升機的使用途徑增加性能保證，使產品獲得更多的優勢，為直升機的使用提供更多支持，提高直升機的產品質量和使用年限。

3.2 從實際設計方案考慮

應該充分利用直升機研制領域的優勢，通過使用多學科設計方案進行全面優化，總結研制設計過程，要分層次進行研制方案的確定。強化各項實際設計工作，可以使用理論概念與實際物理模型、數值等方面進行綜合分析，利用先進的計算技術和數字設計條件進行優化，也可以考慮利用各種商用軟件等進行科學運算。通過使用代理模型的方式進行相對復雜的理論數據分析，這樣才能滿足直升機的實際總體設計方案要求。

3.3 逐步擴大分析模型的使用

為全面適應新型直升機的設計發展需要，應該加快對直升機總體設計的研究。全面擴大分析模型的應用，綜合考慮各項拓展因素的限制，不斷推出各項新構型直升機的研制。要將各項總體設計方案進行不斷改進，直升機的發展離不開各學科先進技術的支持，研制直升機的設計模型能夠幫助更好發展，保證直升機的全面發展。

4 結語

直升機的發展離不開其它專業技術的進步，要保證各項專業型號和技術的發展，就要加強高科技的創新。直升機總體設計的理念發展需要科技的支持，要將更多的成熟設計方法和技術進行應用，持續不斷地采用各種新理念和新辦法進行分析，保證創新科技的應用，不斷推動直升機總體設計方法的發展。