高速直升機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)分析

程廣新，鄒勇

（華南師范大學(xué)，廣東 廣州 510000）

直升機(jī)屬于一種仿生機(jī)械，其因自身優(yōu)良的懸停和機(jī)動(dòng)性能，能夠?qū)崿F(xiàn)低空中的低速飛行，在世界各國的很多領(lǐng)域中都發(fā)揮了不可替代的作用，是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和軍事實(shí)力的重要衡量指標(biāo)。但是傳統(tǒng)直升機(jī)因自身結(jié)構(gòu)和技術(shù)等問題的影響，無法實(shí)現(xiàn)高速飛行，飛行效率受到了嚴(yán)重的限制。在科技迅猛發(fā)展的背景下，高速直升機(jī)的研發(fā)是各國相關(guān)部門的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。經(jīng)過多年發(fā)展，高速直升機(jī)的研發(fā)在技術(shù)層面上已經(jīng)取得了較為顯著的進(jìn)展。高速直升機(jī)技術(shù)必然是新一代直升機(jī)的技術(shù)制高點(diǎn)，是直升機(jī)下個(gè)發(fā)展階段的重要代表。

1 高速直升機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國的民用高速直升機(jī)正不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域的范圍，改善了人們的生活質(zhì)量，促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前民用高速直升機(jī)不但能夠?qū)崿F(xiàn)空中的高速飛行，更具備一定的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)。同時(shí)，在不斷的發(fā)展進(jìn)程中，還研發(fā)出一系列的高速無人直升機(jī)，在裝備方面和技術(shù)方面都得到了很好的水平提升。

針對(duì)現(xiàn)代軍用高速直升機(jī)而言，其主要應(yīng)用范圍涉及有軍事通信聯(lián)絡(luò)、軍事物資運(yùn)輸配送、現(xiàn)代作戰(zhàn)指揮以及戰(zhàn)斗損傷評(píng)估等多個(gè)戰(zhàn)術(shù)任務(wù)方面，同時(shí)在不同軍事應(yīng)用的管理方面也有著十分重要的作用，其自身戰(zhàn)斗力和應(yīng)用作用在多次現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中都得到了實(shí)際體現(xiàn)。

2 高速直升機(jī)的分類

高速直升機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)特征、飛行操作原理等因素可以分成復(fù)合式、傾轉(zhuǎn)式、停轉(zhuǎn)式這三個(gè)類型。

復(fù)合式高速直升機(jī)是在傳統(tǒng)旋翼直升機(jī)的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化輔助推進(jìn)裝置和升力裝置配置的方式，實(shí)現(xiàn)高速飛行。其具有的主要特點(diǎn)為：旋翼在飛行包線內(nèi)具有較小的功能變化，能夠保證其近地面機(jī)動(dòng)性以及低空低速飛行的能力不低于傳統(tǒng)的常規(guī)構(gòu)型直升機(jī)，并且其平飛速度得到了顯著的提高。復(fù)合式高速直升機(jī)具有以下缺點(diǎn)：其并沒有對(duì)高速飛行時(shí)前后行槳葉氣流出現(xiàn)的不對(duì)稱問題進(jìn)行根本改變，具有較為突出的振動(dòng)問題。現(xiàn)今我國的高速直升機(jī)中，此類型的高速直升機(jī)占比最高，超過50%。

傾轉(zhuǎn)式高速直升機(jī)是通過轉(zhuǎn)換旋翼功能的方式實(shí)現(xiàn)高速飛行，也就是利用傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對(duì)氣動(dòng)部件進(jìn)行在旋翼和螺旋槳間的自由轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)懸停、低速飛行以及高速飛行的直升機(jī)飛行模式。傾轉(zhuǎn)式高速直升機(jī)同時(shí)具有直升機(jī)和螺旋槳定翼飛機(jī)的特點(diǎn)，有著明顯的跨界特征。噪音小、經(jīng)濟(jì)性高、振動(dòng)小是其具備的主要優(yōu)勢(shì)，其缺點(diǎn)在于近地機(jī)動(dòng)能力較差，控制系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)較為復(fù)雜。

停轉(zhuǎn)式高速直升機(jī)是通過控制氣動(dòng)部件的方式，實(shí)現(xiàn)高速飛行和低速飛行兼具飛行模式，是一種較為新穎的高速直升機(jī)，不但具有直升機(jī)的特點(diǎn)，更能通過噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)更加高速的飛行。具有以下缺點(diǎn)：氣動(dòng)效率較低、飛行控制系統(tǒng)過于復(fù)雜、旋翼系統(tǒng)要同時(shí)具有旋轉(zhuǎn)和固定、收縮的狀態(tài)。

3 高速直升機(jī)的研發(fā)進(jìn)程

（1）復(fù)合式高速直升機(jī)的研發(fā)進(jìn)程。復(fù)合式高速直升機(jī)的研發(fā)是為了解決傳統(tǒng)直升機(jī)升力不足和飛行速度受限等問題。研發(fā)初期復(fù)合式高速直升機(jī)是通過在傳統(tǒng)直升機(jī)機(jī)頭安裝螺旋槳的方式，提升直升機(jī)的推力，提高飛行速度。現(xiàn)階段的研發(fā)中，復(fù)合式高速直升機(jī)是通過降低旋翼速度來延緩高速飛行時(shí)側(cè)激波出現(xiàn)的方式，實(shí)現(xiàn)高速飛行的目的。但是這種方式仍然存有后行側(cè)剖面速度減小、后行側(cè)槳葉失速等問題。并且此類型高速直升機(jī)因機(jī)翼的存在，導(dǎo)致直升機(jī)的橫滾機(jī)動(dòng)能力較低，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，從而無法在軍用高速直升機(jī)的制造中應(yīng)用。

（2）傾轉(zhuǎn)式高速直升機(jī)的研發(fā)進(jìn)程。傾轉(zhuǎn)式高速直升機(jī)主要依靠旋翼技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)高速飛行和遠(yuǎn)程飛行的目的。此類傾轉(zhuǎn)式高速直升機(jī)的研發(fā)在飛行原理上驗(yàn)證了“傾轉(zhuǎn)旋翼”概念的可行性和優(yōu)越性。在其研發(fā)進(jìn)程中，對(duì)其技術(shù)進(jìn)行了多次升級(jí)，提高了此類直升機(jī)低速飛行的機(jī)動(dòng)性，進(jìn)一步對(duì)其運(yùn)輸效率和航程進(jìn)行優(yōu)化，使其成功成為了一個(gè)具備運(yùn)輸能力和作戰(zhàn)能力的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)平臺(tái)。

（3）停轉(zhuǎn)式高速直升機(jī)的研發(fā)進(jìn)程。停轉(zhuǎn)式高速直升機(jī)主要擁有固定翼飛行和有旋翼飛行這兩種飛行模式，主要形式有盤翼式和鎖翼式兩種。其研發(fā)進(jìn)程主要針對(duì)的是旋翼的高速旋轉(zhuǎn)、垂直升降、低速飛行等方面。同時(shí)，其還具有固定翼的飛行模式，能夠避免高速直升機(jī)的飛行速度不會(huì)受到旋翼旋轉(zhuǎn)引起的氣流不對(duì)稱現(xiàn)象的影響。但是在實(shí)際的研發(fā)進(jìn)程中，因此類高速直升機(jī)的獨(dú)特布局結(jié)構(gòu)，其飛行控制方面具有較高的難度。自此類高速直升機(jī)研發(fā)至今，多次試飛都以墜毀失敗告終。針對(duì)現(xiàn)今技術(shù)水平來看，停轉(zhuǎn)式高速直升機(jī)要想進(jìn)一步得到優(yōu)化，徹底擺脫傳統(tǒng)直升機(jī)設(shè)計(jì)和限制要素的影響，具有極大的難度，并不現(xiàn)實(shí)。但是不能否認(rèn)，此類高速直升機(jī)將會(huì)是直升機(jī)今后發(fā)展的主流趨勢(shì)之一。

4 高速直升機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）新型號(hào)的研制和開發(fā)。高速直升機(jī)未來的首要發(fā)展趨勢(shì)就是新型號(hào)的研制和開發(fā)?，F(xiàn)今，世界各地都在對(duì)傳統(tǒng)的直升機(jī)機(jī)型新技術(shù)的應(yīng)用更新和升級(jí)，從而盡可能地實(shí)現(xiàn)高速直升機(jī)技術(shù)性能和作戰(zhàn)性能的有效提高。但是，這些新技術(shù)的提升并不意味著高速直升機(jī)新型號(hào)能夠研制成功。針對(duì)目前進(jìn)展來看，新型號(hào)高速直升機(jī)的成功研制和開發(fā)還有很長一段路要走，由此，新型號(hào)高速直升機(jī)的研發(fā)是現(xiàn)今各國在此方面首要關(guān)注的重點(diǎn)。

（2）新構(gòu)型和新概念的旋翼式飛行器的研制。新構(gòu)型和新概念的旋翼式飛行器的研制將是高速直升機(jī)現(xiàn)今和未來的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)、無人直升機(jī)和自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的研發(fā)成功已經(jīng)凸顯出高速直升機(jī)在新構(gòu)型和新概念這一方面的技術(shù)發(fā)展和更新，同樣也是高速直升機(jī)跨越性的進(jìn)步。無人直升機(jī)在作戰(zhàn)中能夠?qū)崿F(xiàn)零傷亡的目的，為作戰(zhàn)人員的生命安全提供了更加有力的保障，同時(shí)，也能夠作為構(gòu)建空中信息網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，是一種全新的高效軍事裝備。近階段，無人高速直升機(jī)的研制和開發(fā)得到了多個(gè)國家的重點(diǎn)關(guān)注，具有廣闊的發(fā)展前景，發(fā)展趨勢(shì)良好。

（3）數(shù)字化、信息化、智能化的全方面發(fā)展。針對(duì)高速直升機(jī)在技術(shù)方面的發(fā)展趨勢(shì)來講，應(yīng)用在高速直升機(jī)設(shè)計(jì)和制造方面的技術(shù)均向著數(shù)字化、信息化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化等方向全面發(fā)展，大力推動(dòng)了高速直升機(jī)設(shè)計(jì)和制造的一體化發(fā)展進(jìn)程。例如新型旋翼系統(tǒng)的研發(fā)，能夠有效地提升軍用高速直升機(jī)的機(jī)動(dòng)性能和敏捷能力，確保高速直升機(jī)在軍事作戰(zhàn)中具有更高的生存能力；在高速直升機(jī)的研發(fā)中采用光纜材料，不但擴(kuò)大了信息的容量、提升了信息的傳播速度，還大大減小了高速直升機(jī)控制系統(tǒng)的體積，降低了直升機(jī)的整體重量，提升了高速直升機(jī)的可操作性和穩(wěn)定性；光傳操縱系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠使高速直升機(jī)具備更強(qiáng)的抗電磁干擾能力和抗電磁脈沖輻射能力；而復(fù)合材料與智能材料在高速直升機(jī)制造中的廣泛使用，有效地提高了直升機(jī)部件的壽命，不但降低了使用成本，還減輕了高速直升機(jī)的結(jié)構(gòu)重量。由此可見，未來高速直升機(jī)技術(shù)層面的發(fā)展，必然會(huì)向著信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的方向全面發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，在科技新時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)下，高速直升機(jī)順應(yīng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和軍事發(fā)展在直升機(jī)技術(shù)方面提出的新需求，再加上新材料以及新技術(shù)在高速直升機(jī)研發(fā)中的應(yīng)用，新構(gòu)型、新概念的飛行器具有成功研發(fā)的可能，是今后高速直升機(jī)發(fā)展的首要趨勢(shì)和方向。相關(guān)研發(fā)部門和人員結(jié)合科技迅猛發(fā)展的特點(diǎn)，在常規(guī)研究的過程中另辟蹊徑，從而促使我國高速直升機(jī)的研發(fā)躋身世界前列，讓我國的高速直升機(jī)成功地翱翔于世界各地。