縱列雙旋翼的未來發展

水鵠+小鵬

到目前為止，美軍和主要航空企業都沒有發布新的縱列雙旋翼直升機方案，因此，在CH-47基礎上繼續改進，將是縱列式雙旋翼直升機未來發展的主要趨勢。另一方面，新興航空國家表現出了研制縱列雙旋翼直升機的意愿，為這個研究方向增添了新的活力。軍用，民用領域的需求將會成為縱列雙旋翼發展的重要推動力，推動該型機向貨運型和重型起重直升機方向發展是一個方向。

近年來隨著材料、能源、計算機技術、自動化與控制等領域的發展，直升機技術取得了許多突破。其中以槳葉、槳轂新技術、穩定控制技術、直升機總體設計的新技術應用為主，縱列雙旋翼直升機的發展必然也會從中受益。

新旋翼技術

縱列式雙旋翼直升機的旋翼系統由槳葉和槳轂組成。槳葉作為產生升力的主要部件對材料的比強度和比剛度要求很高。新材料的應用為槳葉氣動外形和旋翼動力學特性優化提供了基礎，提升了旋翼槳葉在交變載荷工作狀態下的使用壽命。

近年對直升機旋翼槳葉外型的研究越來越多，通過優化槳葉形狀，可以有效減小飛行時旋翼產生的噪音，并提升直升機操縱性能。槳轂作為旋翼系統重要組成部件一直是工程師們的主要研究對象。傳統的鉸接式槳轂存在結構復雜，疲勞壽命低等缺點。采用橡膠軸承的槳轂雖然起到了部分優化效果但是并未從根本上解決這些缺點。沒有水平鉸、垂直鉸和軸向鉸的無軸承槳轂現已經成為研究熱點。這種槳轂通過復合材料柔性梁實現旋翼的揮舞、擺振和變距，無軸承槳轂結構簡單，成本低，操縱效率高，是未來新型直升機的重要標志。

直升機振動控制技術

直升機的振動問題一直是制約直升機發展的一個瓶頸。縱列式雙旋翼直升機的未來發展必然以振動控制為主要突破口。直升機旋翼是產生振動的主要部件，通過采用新型復合材料、優化旋翼系統等方法可以有效減少旋翼振動帶來的危害。根據當今技術發展情況，短時間內不可能完全消除直升機的震動源。許多科研機構和航空公司將研究的重點放在了隔振、吸振、阻尼減震和結構修改上面。同時，通過結合主動控制技術和直升機減振結合，主動抑制機身對旋翼傳遞過來的振動的響應，實現主動減振。

新型航電設備

隨著計算機電子技術的發展，航電設備向著可視化、智能化和微型化方向發展，直升機操縱逐步采用人工智能結合手動操縱代替原始的以駕駛員手動操縱為主的操縱形式。而人工智能的航空電子設備也可降低駕駛員的工作強度，提升飛行控制的效率和安全性。航空電子設備架構也由獨立功能設備向綜合化、模塊化方向發展，通過對傳感器的信道資源進行模塊化設計，高度綜合導航系統、顯示系統、飛控系統、氣象雷達和管理系統等。通過采用新型電子設備，實現了地面站和直升機平臺實時互動，例如現在諸多先進直升機采用的直升機健康與使用監控系統是集航空電子設備、地面支持設備及機載計算機監視診斷產品于一體的復雜系統。這種系統通過傳感器動態監控直升機各部件工作情況，實時傳輸給地面站，進行故障評估和應急措施反饋給直升機，提高了直升機可靠性與安全性。傳統電傳操縱系統易受雷電和電磁干擾影響，并且隨著電子設備日益增多，電纜線路復雜，設備和線路互相干擾效果加強，系統難以正常工作，通過以光導纖維作為傳輸媒介，以光替代電作為傳輸載體，提升各系統操縱速度和效率，增強直升機抗電磁及核輻射干擾能力。

直升機設計新技術

智能結構設計，通過在機身、機翼和尾翼等部件嵌入傳感器和微電子部件，實時檢測直升機各部件工作情況，根據駕駛員或指令通過結構內微電子元件對部件參數進行調整，提升直升機性能。通過開發利用材料完整的本構關系，設計新型自適應結構，提升材料應用收益。利用計算機仿真技術，通過計算機建模或者將直升機參數直接輸入計算機，模擬直升機在復雜環境下的各種性能，結合CFD仿真結果，進行氣動、結構一體化綜合分析，可對直升機進行優化設計。先進復合材料憑借比強度、比剛度高，設計性強，抗疲勞等優點，在直升機設計中的應用越來越多。這些材料的應用有助于實現結構/功能一體化，提升直升機性能。同樣，直升機設計新技術的使用也更方便產生人機交互更友好的平臺，這對于工作條件苛刻的運輸直升機來說是相當重要的。

縱列式布局未來的發展不僅需要不斷應用新的技術，對直升機中一直存在的難點問題進行繼一步探索也同樣重要。縱列式直升機載重大、結構復雜、重心變動范圍也大，這些特點會不斷對未來的機體結構設計技術以及相關材料提出更高的要求。雙旋翼的相互重疊使得兩副旋翼會存在相互干擾，整機的流場會十分復雜，這需要對復雜流場的計算或實驗，給出更好的設計參數。另外，新型縱列式直升機復雜的流場還給還氣動布局設計帶來了新的挑戰，雙旋翼的水平和垂直間距、旋翼塔的外形、尾艙門的外形等等，這些都需要未來進行不斷的研究才能獲取更多認識。

縱列式直升機的特殊布局決定其具有獨特的作用，不論在軍事方面還是民用領域，它都已經取得非凡的表現，并將繼續有著廣闊的應用前景。復雜布局帶來的難點和問題將會推動著縱列式直升機技術不斷向前發展。