陆军航空兵高速直升机的发展研究

高卫军 蔡 军

（1、陆军航空兵学院，北京101123 2、61255 部队机务营，山西 侯马043000）

直升机作为陆军航空兵（以下简称陆航）的主战装备，主要担负作战、运输、侦查等任务。陆航目前装配的直升机都属于常规构型直升机，存在着航长短、速度慢、（最大平飞速度接近310km/h，要突破350km/h 的平飞速度仍然十分困难。）震动和噪声较大等缺点。为了更好地发挥直升机的战术优势，世界各军事大国都积极的发展高速无人直升机。陆航作为陆军的“主战突击”力量，应该紧跟世界直升机的发展潮流，尽快发展适合陆航自己的高速直升机，让陆军飞的更快、更远。

1 高速直升机介绍

1.1 高速直升机的概念。直升机在空中飞行所需的上升力和推力都必须依靠旋翼的转动来获得，根据传统的旋翼机飞行原理，直升机飞行过快时前行桨叶常常会产生激波，后行桨叶会产生失速现象，因而传统直升机都无法突破340km/h 这个极限。航空界普遍认为凡是采用非传统旋翼设计，且最大巡航速度超过传统旋翼机前飞速度340km/h 极限速度的直升机都可视为高速直升机。目前世界上主要的高速直升机有美国的X-2 高速直升机、V-22 倾转旋翼机和X-49A“速度鹰”，欧直的X-3 高速复合直升机等。（如图1）

1.2 高速直升机类别。目前高速直升机主要可分为三种：复合式、倾转式和停转式。

复合式高速直升机是安装辅助的动力推动装置，改变了传统直升机的旋翼既产生升力又产生推力的一种新型直升机。让机翼为旋翼卸载是复合式高速直升机技术的核心。复合式高速直升机在悬停或低速时，以传统直升机模式工作。速度再提高时，旋翼转速降低，机翼逐步承载。典型机型有美国X2、X49A-“速度鹰”、欧洲的X3 等。复合式高速直升机具有可利用现役直升机进行改装、造价低风险低等特点。

倾转式高速直升机是利用倾转机使气动部件自由的转换成旋翼和螺旋桨，从而实现直升机悬停和低速飞行功能和螺旋桨飞机的高速飞行功能。构典型机型如V22-“鱼鹰”，凭借两台可自由旋转的旋翼，在起飞和降落时两台螺旋桨推进器在顶部旋转，进入平飞状态后推进器与地面平行，直升机变身为固定翼飞机。

图1 典型的高速直升机

停转式高速直升机在低速飞行时气动部件以旋翼的形式进行运转件，进入高速飞行状态后，旋翼停转或收缩以固定翼方式提供气动力。如美国的“蜻蜓”研究机。（目前只在研究阶段）

2 高速直升机的关键技术

2.1 一体化设计技术。直升机一体化设计技术是指在掌握丰富的直升机设计基础上，利用并行工程的设计方法和虚拟设计的技术手段对直升机所涉及的技术和系统进行全面的综合和优化，从而提高直升机的性能，降低研制成本，缩短研制周期。直升机飞行时旋翼所处流场比固定翼飞机飞行时所处的简单稳定的气流流场要复杂的多，不仅有前进方向，还有旋转切向和径向方向。此外，机身与旋翼间还有复杂的纵向马蹄形流和横向涡流。为了进一步降低直升机高速飞行时的阻力，高速直升机普遍采用一体化设计技术，使机身更加紧凑，拥有流线型外形。

2.2 新型高效发动机技术。为突破340km/h 这个飞行极限，需要发动机能够为高速直升机提供充足的动力。新型高效发动机普遍具有10%～20%的储备功率，对需要垂直起降和高速飞行的直升机非常重要。可以说没有新型的优秀发动机，高速直升机的研制就会失去根基。因此在高速直升机研制中普遍采用新型高效发动机作为高速直升机动力装置的首选，如美国的X-2 高速直升机就采用当今世界最先进的T800 新型涡轴发动机作为动力装置。

2.3 智能旋翼技术。智能旋翼也称自适应旋翼，它能利用智能材料对噪声、震动等进行主动控制。在高速直升机的研制中绝大部分性能指标都与旋翼性能密切相关。如X2 采用双重复合式旋翼技术，采用主动控制结构，在旋翼中植入振动传感器、光电传感器等，使计算机对桨叶完成主动控制。旋翼可以随飞行状态的变化自动变化，使直升机保持最佳的气动外形，同时减轻20%～40%的桨叶重量，并且对噪声和振动具有很好地抑制作用。

2.4 电传操控智能座舱技术。智能化驾驶舱是指综合使用各类电子信息技术，通过提升直升机驾驶舱的程序化和自动化驾驶水平，从而减少驾驶员的工作负荷，提高飞行品质的直升机驾驶舱设置。如故障显示系统可以自动诊断电子系统和机械系统的故障，甚至能预报将发生的故障，并显示出防范措施。如X2 就是采用先进的数字化电传操控系统，其飞行控制，通信导航，火力控制，电子对抗的性能得到大幅提高。

3 我国高速直升机发展现状

我国高速直升机的研制还处于验证和试验阶段。近日，有新闻媒体报道了中航直升机所研制的“绝影”无人高速直升机（图2）已经进入验证机实验阶段。“绝影”采用和X-2、S-97 相同的共轴双旋翼螺旋桨的结构，共轴双旋翼的优点是利用2 个旋翼的对转消除旋翼对于机身的扭矩，从而可以取消机尾的尾桨，腾出机尾空间来安装推进系。

复合推进直升机的缺点就是拥有两套传动/推进系统，占据机内宝贵的空间，降低载荷，经济性较低，维护比较复杂，另外就是速度仍旧有限制，因此复合推进直升机一般被视为高速直升机发展过程之中的一个过渡，而倾转旋翼机则被认为是未来发展的方向，目前中航直升机也进行了倾转旋翼机的研究。如图3 为“蓝鲸”高速直升机概念模型

图2“绝影”无人高速直升机

图3“蓝鲸”高速直升机概念模型

4 陆航高速直升机的发展方向

4.1 重视高速新构型直升机的基础研究。高速直升机长期持续的蓬勃发展，关键是切实抓好基础研究。陆航学术机构可以凭借多年在直升机方面的科研积累，从一体化设计技术、新型高效发动机技术、智能旋翼技术和电传操控智能座舱技术四个方面开展高速直升机关键技术的研究。我们在学习借鉴的同时，又要坚持自主创新，为发展陆航自己的高速直升机提供充足的技术动力。

4.2 发展具有陆航特色的高速直升机构型。根据陆航现有直升机类型，我认为陆航发展高速直升机应首选复合式高速直升机作为主要研究方向。复合式高速直升机是在常规直升机的基础上附加升力和推力的，它具有低风险和低造价的特点，可以方便的利用现有的直升机机体进行改装，大幅提升现役直升机的速度、航程、机动性和生存能力。

例如2000 年美国启动X-49A“速度鹰”复合直升机验证机计划，在UH-60-“黑鹰”直升机基础上加装机翼及矢量推进涵道螺旋桨推进器，使直升机速度提升到360km/h。欧直X-3 高速直升机以海豚系列直升机为改进基础，转轴系统来自EC-155 直升机，主齿轮箱及传动系统来自EC-175 直升机。从飞行测试来看X-3 机动性和低振动水平十分理想。陆航拥有大量的在海豚基础上改型的直-9 型系列直升机。长期的飞行证实了该机型的成熟可靠，在直-9 型直升机基础上进行高速直升机的改装，周期短并且容易获得成功。

4.3 广泛开展国内合作，加速陆航高速直升机发展。陆航可以借鉴与国内航空企业多年合作的成功经验，开展、项目合作、转包生产技术合作等形式的合作。利用国内的航空资源提高技术、管理水平和技术创新能力，实现陆航高速直升机快速发展。中航工业直升机设计研究所设计开发的“绝影”复合式高速直升和“蓝鲸”倾转旋翼机代表着国内高速直升机的前沿。陆航可以尝试寻求双方都感兴趣的切人点积极参与分工或开展对等合作。

与世界和国内直升机同行相比，陆航的高速直升机研究还未得到充分的重视。我们要抓住难得的直升机高速发展的战略机遇期，把握住高科技加速发展的特点，真正走出具有陆航特色的高速直升机研制道路。我们相信通过全体陆航人的不解努力，陆航的高速直升机必将翱翔于祖国的蓝天，给陆军插上高速飞行的翅膀。