先進(jìn)直升機(jī)總體設(shè)計(jì)革新 

1.技術(shù)革新 

傳統(tǒng)的直升機(jī)總體設(shè)計(jì)是指從概念設(shè)計(jì)階段到初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的全過(guò)程，這一過(guò)程以用戶對(duì)直升機(jī)的需求為中心，通過(guò)繼承與創(chuàng)新、綜合與協(xié)調(diào)、反復(fù)迭代與逐次逼近，最終得到最優(yōu)的新機(jī)總體方案。 

如前所述，目前“提高作戰(zhàn)效能、降低研制成本、縮短研制周期以及加強(qiáng)直升機(jī)安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、環(huán)保性和適用性”已經(jīng)成為用戶對(duì)先進(jìn)直升機(jī)的需求。圍繞這一中心，必須從設(shè)計(jì)理念與模式、設(shè)計(jì)技術(shù)與方法上對(duì)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行根本性的轉(zhuǎn)變與革新。 

首先，從設(shè)計(jì)理念與模式上，必須完成從傳統(tǒng)的“面向性能設(shè)計(jì)”到現(xiàn)代的“可負(fù)擔(dān)性和質(zhì)量設(shè)計(jì)”的轉(zhuǎn)變，即從追求少數(shù)重要飛行性能發(fā)展到追求系統(tǒng)綜合使用效能，從單純追求性能發(fā)展到考慮全壽命周期費(fèi)用，從采用串行設(shè)計(jì)模式發(fā)展到采用并行設(shè)計(jì)模式。也就是說(shuō)先進(jìn)直升機(jī)的總體設(shè)計(jì)要素從僅考慮氣動(dòng)、動(dòng)力和重量等工程學(xué)科的一維度，轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒐こ虒W(xué)科以外的飛行力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、隱身性以及“六性”等學(xué)科考慮在內(nèi)的多維度。 

其次，從設(shè)計(jì)技術(shù)與方法上，必須完成從傳統(tǒng)的單目標(biāo)優(yōu)化到多目標(biāo)優(yōu)化、多學(xué)科優(yōu)化的跨越。NASA Langley 研究中心對(duì)直升機(jī)旋翼槳葉多學(xué)科優(yōu)化涉及進(jìn)行了大量的研究，結(jié)果表明通過(guò)考慮多個(gè)學(xué)科之間的耦合，可以提高旋翼的綜合性能。推而廣之，直升機(jī)總體設(shè)計(jì)涉及到空氣動(dòng)力學(xué)、飛行力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)性等多個(gè)學(xué)科，這些學(xué)科之間存在著相互耦合關(guān)系，通過(guò)綜合權(quán)衡與優(yōu)化，必定能夠獲得全局最優(yōu)的直升機(jī)總體設(shè)計(jì)方案。 

此外，為了將所有的設(shè)計(jì)理念與模式、設(shè)計(jì)技術(shù)與方法轉(zhuǎn)變的成果轉(zhuǎn)化為價(jià)值，先進(jìn)直升機(jī)總體設(shè)計(jì)的終點(diǎn)從傳統(tǒng)的“最優(yōu)的新機(jī)總體方案”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皾M足用戶需求的直升機(jī)產(chǎn)品”。 

這三大轉(zhuǎn)變成就了直升機(jī)總體設(shè)計(jì)技術(shù)的革新，也造就了先進(jìn)直升機(jī)總體設(shè)計(jì)的三大特點(diǎn)，即豐富的內(nèi)涵、廣闊的外延與全方位的維度。而將技術(shù)革新付諸實(shí)施必須將直升機(jī)技術(shù)與當(dāng)前快速發(fā)展的數(shù)字化和信息化技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。 

實(shí)際上，早在20世紀(jì)70年代初就有人建議在直升機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)用總體綜合設(shè)計(jì)技術(shù)，即把多學(xué)科綜合設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用到直升機(jī)的設(shè)計(jì)中去。但直到20世紀(jì)80年代才認(rèn)識(shí)到這種方法的重要性，其主要原因是直升機(jī)設(shè)計(jì)問(wèn)題復(fù)雜并且缺乏可靠的分析工具。 

隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的快速發(fā)展，出現(xiàn)了專門的直升機(jī)總體綜合設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)搭建了實(shí)用的直升機(jī)總體綜合設(shè)計(jì)評(píng)估平臺(tái)，先進(jìn)直升機(jī)總體設(shè)計(jì)技術(shù)革新初見(jiàn)成效。 

先進(jìn)的綜合設(shè)計(jì)評(píng)估平臺(tái)涵蓋需求、參數(shù)、氣動(dòng)、重量、人機(jī)工程、結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)、振動(dòng)、噪聲、壽命、“六性”、經(jīng)濟(jì)性、時(shí)效性、風(fēng)險(xiǎn)性與效能等要素，將總體設(shè)計(jì)的內(nèi)涵從傳統(tǒng)的單向設(shè)計(jì)拓展到設(shè)計(jì)評(píng)估一體化的閉環(huán)優(yōu)化，將其外延從傳統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)與方案設(shè)計(jì)拓展到全壽命周期，將其維度從單一的工程學(xué)科拓展到多領(lǐng)域、多學(xué)科在內(nèi)的全方位。具體地講： 

（1）需求是指全壽命需求管理； 

（2）參數(shù)是指總體參數(shù)選擇與優(yōu)化設(shè)計(jì)； 

（3）氣動(dòng)包括氣動(dòng)外形、氣動(dòng)性能、氣動(dòng)載荷、氣動(dòng)噪聲、飛行品質(zhì)以及氣動(dòng)隱身一體化； 

（4）重量是指直升機(jī)重量重心控制； 

（5）人機(jī)工程是人機(jī)界面與接口控制； 

（6）結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)以及各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)；