直升机总体设计思路和方法①

王铮 车勇 王伟东

(93199部队 黑龙江哈尔滨 150001)

直升机在国家经济建设中起到重要作用，能够为经济社会发展提供运输保证。为了满足运输发展的需要，应该加快提高直升机的各项性能和使用要求，保证直升机的结构创新和技术发展。当前直升机的设计发展十分迅速，主要依托先进科技力量的发展作为支撑，使用最新的前沿技术推动直升机设计思路的创新，为实现总体设计方法的改进提供支持。

1 当前我国直升机总体设计的思路

我国的直升机研制工作起步较晚，与航空工业发达的国家相比存在一定的差距。这样的现状说明我国的直升机研制工作应该按照总体设计要求进行推进，保证直升机机型的研发能力建设，推进飞行器研制的创新，严格执行直升机研制的步骤，分别为论证、制定方案、工程研发、设计定型和进行生产等几个主要阶段。在直升机的设计阶段分为概念、初步和详细策划这三个部分。总体设计是直升机研发过程中最为重要的环节之一，能够对飞机的研制起到推动作用，各项关键的重要决策都会在总体设计中进行安排。根据相关的研究发现，在进行直升机的整体研发中，总体设计会占用四分之一左右的时间，需要对这项工作给予高度的重视，并且能够对相关的飞行要求和性能质量起到非常重要的影响。直升机总体设计思路的发展与直升机机型研究也有着紧密联系，这主要体现在直升机型号研制的管理策略和相关技术要求标准的建立。在直升机研制的初期，与直升机有关的学科理论知识及计算技术的发展主要是参考原有机型的设计思路，但是随着各项技术理论的逐渐成熟，直升机系统的总体设计不断优化，技术层面得到全面拓展，取得了较大的成绩。特别在近些年，随着直升机空气动力学和结构动力学等领域的研究发现，为全面优化结构设计和各项结构系统的建立提供坚强保证。为了全面提升直升机的综合运输能力，要开展分层次的结构优化设计，这项思路已经得到行业的全面认可，为直升机的总体思路设计奠定坚实基础。

2 直升机传统总体设计方案

直升机的发展已经取得重要进步，根据行业的有关标准能够看出，直升机已经发展到共计四代机型。最早的直升机出现在20世纪初，当时的第一代直升机只是刚刚起步，技术方面还很不完善，存在一些问题，在安全性等方面还有需要改进的地方，设计的机型主要以直升机基本飞行性能为主要参考因素；总体设计理念是以固定翼飞机和旋翼机为主的设计方法。在20世纪末期，第二代、第三代直升机的发展很快，直升机的设计型号得到很快的提升，性能和运输量增长很多。为人类的经济社会发展提供服务，在长期的研制过程中，积累了丰富的直升机研制经验，直升机总体设计方案不断更新，设计方法更加规范化和系统化。直升机的总体设计功能方法如下。

2.1 原准机法

该方法主要是参考原有的设计方案和成熟的机型设计资料，为直升机的总体设计方案提供参考，这些参数是设计制造最初始值还有相关的设计气动初步布局、系统研制设计方案和重量评估等数值。并对直升机的飞行性能进行重点分析和成本评估，这些数值与实际设计值进行比对并逐步进行调整，最终获得正确的设计数值。

2.2 统计设计法

统计法主要是对直升机的所有设计数值数据进行统计，建立专门的参数数据库，对全部设计参数的范围进行比对和参考，全面分析各项数值的波动状况，保证为设计提供准确数值。常见的使用方法是元回归等方法，这样能够为直升机提供准确可靠的参数范围和统计参数之间关系函数表达式。为所有机型的研制提供正确的方案设计，可以按照统计关系式对直升机的总体设计进行管理。

2.3 参数分析法

要严格依照直升机的设计要求选择相关的数据进行研究，初步确定直升机的总体参数范围，再根据相关的要求安排确定有关的总体参数。这种实验设计方法是根据直升机的自身条件和燃油重量进行选择的。原有的传统设计方法更多的是依照原准机和相关的数据进行分析，以设计者的经验作为设计的思路。这种设计思路的特点是思维比较明确、设计过程准确明了、能够提供较好的设计目标。有时也会受到一些相关专业因素的限制，如各学科的专业理论设计和计算情况的影响。在相关的设计方案中还会考虑到设计阶段的影响，应该对直升机的各项研究数据进行专业的学科分析，这样才能保证设计的方案合理化，有时在设计的过程中，由于某种设计的改变导致不能满足使用的要求就应该对设计进行规范化的调整，这样也会增加设计的时限和研发的成本。

3 直升机总体设计方案的全面提升及展望

随着我国各项科技的全面发展，对直升机的系统工程进行全面研发，依赖相关研究学科的发展，为直升机的总体设计方案提供更多的技术优化选择，使得该项技术得到全面发展，经过对直升机系统的升级改进，直升机的研制时期得到不断缩短，为形成更高水平的优化设计提供保证。当前，我国的直升机总体设计发展展望已经处于第四代向第五代迈进的时期，不管是哪种用途的直升机，都对其性能提出更高的要求，可以满足更多环境要求和飞行距离时间的限制。

3.1 全面优化设计理念方案

在直升机的设计过程中，应该逐步完善各项设计方案，满足实际需要。应该进一步规划综合设计系统，对于相对复杂的工程和模型系统进行全面设计升级，加快融入不同学科的知识和技术指导，这样才能使设计方案变得更加全面和系统，只有不断加强各学科的知识才能综合评估直升机的综合方案。要加快对设计方案的延伸，深入分析实际需要，要结合直升机的使用途径增加性能保证，使产品获得更多的优势，为直升机的使用提供更多支持，提高直升机的产品质量和使用年限。

3.2 从实际设计方案考虑

应该充分利用直升机研制领域的优势，通过使用多学科设计方案进行全面优化，总结研制设计过程，要分层次进行研制方案的确定。强化各项实际设计工作，可以使用理论概念与实际物理模型、数值等方面进行综合分析，利用先进的计算技术和数字设计条件进行优化，也可以考虑利用各种商用软件等进行科学运算。通过使用代理模型的方式进行相对复杂的理论数据分析，这样才能满足直升机的实际总体设计方案要求。

3.3 逐步扩大分析模型的使用

为全面适应新型直升机的设计发展需要，应该加快对直升机总体设计的研究。全面扩大分析模型的应用，综合考虑各项拓展因素的限制，不断推出各项新构型直升机的研制。要将各项总体设计方案进行不断改进，直升机的发展离不开各学科先进技术的支持，研制直升机的设计模型能够帮助更好发展，保证直升机的全面发展。

4 结语

直升机的发展离不开其它专业技术的进步，要保证各项专业型号和技术的发展，就要加强高科技的创新。直升机总体设计的理念发展需要科技的支持，要将更多的成熟设计方法和技术进行应用，持续不断地采用各种新理念和新办法进行分析，保证创新科技的应用，不断推动直升机总体设计方法的发展。