摘要：直升机是利用生物仿生学原理制造，具有其它类型飞行器所不具备的垂直起降能力，能在空中悬停，可实现超近距离低空飞行，对结构复杂的环境有很强的适应性，这些特点也使其成为不可替代的飞行工具。
关键词：直升机；关键技术；发展前景；设想
直升机是一种通过旋转机翼提供升力、推进力、控制力，能垂直起降的飞行器，其飞行原理、功能、用途不同于固定翼飞机。直升机具有垂直起降、悬停、前后左右飞行、近地机动能力强等典型特点，因而在军事及民用领域发挥着重要作用。
一、直升机关键技术
1、高精度气动分析。飞行中的直升机旋翼和机身持续处于高度动态气动环境中，旋翼流速跨度大，可压与不可压流动并存，前行桨叶处于跨声速区域，桨尖产生激波，后行桨叶出现气流分离与动态失速现象，并且桨叶脱体涡、尾随涡、桨尖涡等螺旋尾迹复杂，旋翼流场存在强烈的桨涡干扰现象。因此常规气动分析和设计方法仅能定性指导研究工作，需大量试验 、试飞以完善和确定产品设计。随着计算机技术的进步，用于直升机空气动力学计算的CFD软件技术突飞猛进，网格技术出现了结构化网格、非结构化网格、笛卡尔网格、蝇网格等，并从单一网格到并行重叠网格、嵌套网格、多网格、自适应网格，甚至多个异构求解器耦合，同时在算法上，采用自由尾迹模型、涡量输运模型等效率更高更精确的模型。这些技术极大地提高了求解精度，并降低了能量耗散。
2、地面共振/空中共振。直升机构型能简单看作以旋翼桨毂中心连接的两个振动系统。异常激励后导致的地面、空中共振是直升机多发事故原因之一。
道生液直升机桨叶摆振会导致整个旋翼的重心发生变化，旋翼重心绕旋转中心的转速与旋翼转速不一致，当其转速小于旋翼转速时，形成摆振后退型振动。当这种摆振后退型振动与机体模态耦合，存在发生地面共振可能。而随着无铰旋翼的应用，由桨毂力矩引起的机身振动频率若接近桨叶摆振频率，则可能引起空中共振。空中共振需考虑因素多，包括桨叶挥舞、摆振、机体运动、空气动力等因素，是复杂的直升机动力学问题。随着直升机振动主动控制技术的发展，地面、空中共振主动控制技术应运而生。通过桨叶高阶桨距控制来改变摆振平面内气动阻力及惯性力，或通过控制桨叶挥舞运动来控制桨毂力矩来控制机身，
是地面、空中共振主动控制技术的主要发展方向。RAH-66直升机就采用主动桨距控制技术来增加旋翼与机身的耦合阻尼，从而抑制空中共振的发生。
随着舰载直升机的发展，“舰面共振”问题已成为直升机上舰需面对的重要问题之一。由于舰船的运动特性，舰载直升机旋翼与机身耦合问题相对于地面、空中共振更复杂。此外，舰面起降时低速运转的旋翼受到舰船空气尾流影响，结合舰船运动引起的桨叶惯性力，易使直升机桨叶产生桨叶航行现象。直升机“舰面共振”与地面、空中共振理论基础基本一致，解决这一问题主要从提高旋翼摆振刚度和提高阻尼方面入手。agv驱动器
3、安全性。安全性是直升机设计工作的重中之重，是民机适航验证的核心要求。通过安全性分析，得到影响安全的关键系统和部件，并在设计上采取备份或冗余设计，充分考虑最苛刻使用条件并进行试验验证，是保证达到安全性设计目标的最有效方法。
直升机安全性设计包括：桨叶遭受雷击后安全飞行0.5h；传动系统失去滑油后干运转0.5h；主电源系统失效后应急供电30.5h；发动机全部停车后安全自转着陆；旋翼桨叶及座舱风挡玻璃等遭受鸟类撞击后继续飞行；航电系统及机载设备防雷击和防高强辐射场；军机旋翼、燃油、传动、座椅、操纵等系统耐弹击设计等。
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二、直升机未来发展前景
当前，许多新的直升机新技术不断涌现，包括有新型反扭矩系统、旋翼新技术、电子信息新技术、振动控制技术的应用、总体设计新技术等。直升机更新换代的重要标志是旋翼桨毂的改进及创新。未来旋翼桨毂的主要发展方向是无轴承桨毂，单向复合材料柔性梁将成为桨毂的主要组成结构。这是因这种复合材料柔性梁本身的特点，它能保证在一定强度以弯曲刚度情况下，保持较低的桨毂扭转刚度，这样就能很好的起到摆振、挥舞作用。无轴承桨毂具有结构简单、制造成本低、操纵功效高、寿命长、阻力小、重量轻特点。
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近年来，通过对旋翼涡系、桨涡及旋翼周围气体流场的理论分析和模型的试验分析，这些数据及资料为直升机设计、发展起到了很好的推进作用。且各国都未停止对流场测试技术的各项研究试验，特别是对直升机旋翼周围较复杂的流场特性的研究。自从80年代以来，各项关于直升机的研究表明，采用CFD方法能较正确地给出旋翼周围的非定常空气的一些动力特性，这为直升机的气动特性计算提供了一种准确方法，也能节省大量试验。CFD作为一种新式、先进及有效的计算方法，也将在直升机设计技术及发展中起到积极的推进用。对直升机来说，振动问题是在设计研发中遇到的一个较大难点。而由于主动减震技术
的出现，为缓解振动问题提供了有效方法。主动减振技术主要是将现代主动控制相关技术应用到直升机振动控制上，主动抑制机身对旋翼激振的相关响应，这样就能有效降低直升机一些振动水平。计算机仿真技术的相关应用也使直升机设计技术有较大突破。它以直升机设计的各项主要参数作为计算变量，对直升机使用效能进行定量比较计算，再对得出的总体设计方案进行各种专项分析评测，这种方法在现代直升机设计中已被普遍采用，而且这种技术本身也在不断向前发展和完善。
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三、直升机技术后续发展设想
1、先进直升机旋翼桨叶翼型设计技术。目前直升机旋翼桨叶外形是考虑多种因素的折中设计，以一种固定状态进行整体攻角变化，无法实现性能、振动与噪声等设计要素的全面最优化。至今各型直升机的桨叶外形设计是综合考虑动力学特性、材料和结构特点、制造可实现性等，对各飞行状态下桨叶桨尖形状、翼型布置、桨叶攻角分布等进行分析优化后的折中设计。
不同吨位、不同任务目标的直升机，在高原和海上等不同使用环境，在悬停、前飞等不同飞行状态，直升机总体参数和旋翼桨叶展向各处在旋转不同方位处的翼型、尺寸和攻角理
想的设计参数都不一样。
在目前旋翼桨叶只能采用整体固化形状下，针对各种状态下高度复杂的旋翼非定常流场，国际先进直升机公司在计算空气动力学手段分析支持下，通过大量风洞试验研究，发展了各桨叶展向位置处适用于不同先进直升机能力需求的专用翼型族。目前我国只有强调机动能力的6T级直升机桨叶翼型，2T级轻型直升机、10T级通用运输机、13T级大型运输机等都使用该翼型，事实上无法达到各型号的最优设计目标。我国迫切需掌握和建立完整的直升机桨叶翼型族，以此推进后续直升机研发任务的开展。
2、智能旋翼技术。随着新材料、变形结构和系统、智能化控制技术的发展，针对直升机各种典型飞行状态，开展桨叶外形智能变形的控制方法和控制机构技术研究，建立智能旋翼的技术基础，能使直升机桨叶外形从全任务包线能力综合最优的单一外形，发展到各任务状态桨叶外形都对应变化的多外形智能变换，达到提高直升机装备性能的目标。
随着计算机计算能力的提升，未来有望针对不同任务及其对应的不同飞行状态，准确确定桨叶各展向、各方位理想外形。结合未来快速、准确、长寿命且适用复杂振动环境和狭小空间的智能旋翼桨叶外形控制技术的建立和应用，智能旋翼的目标将发展为桨叶各剖面位
置外形实时变化，直升机性能将会进一步提升到极致。zzcc面膜机
参考文献：
[1]倪先平.直升机技术发展现状与展望[J].航空学报,2015(01).
[2]马小艳.直升机地面共振影响参数优化设计[J].直升机技术,2020(02).
[3]吴希明.直升机关键技术及未来发展与设想[J].空气动力学学报，2021(03).
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