直升飞机技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

一、我国直升机主要 研究 机构

1、中国直升机设计 研究 所

中国直升机设计 研究 所位于江西省景德镇市，创建于1969年12月，隶属于中国航空工业第二集团公司，是我国唯一的以直升机型号研制和直升机技术预先 研究 为使命的大型综合性科研单位。 研究 所现有职工2000余人，其中各类专业技术人员1400余人，高级工程师300多人，国家级、部级专家8人，入选国家“百千万人才”2人、“511人才”14人， 研究 员90余人。

研究 所拥有总体气动、结构强度、旋翼设计、航电火控、飞行控制、液压传动、环境控制、信息技术等40多个专业和系统设计试验 研究 室16个；具有覆盖13吨级以下军、民用直升机常规设计、试验的手段和设施，设计 研究 手段先进，技术开发力量雄厚。其中，直升机旋翼试验塔、工程模拟器、地面联合试验台等设施填补了国内 行业 空白，达到国际先进水平，直升机旋翼试验能力跻身世界先进行列。

能够进行并行工程设计以及总体、系统仿真以及静强度、振动、疲劳、航电系统、非航电系统、电气系统、燃滑油系统、武器系统、飞机地面动力等多种试验。2002年通过了GJB9001A-2001质量体系认证。

2、南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室

直升机旋翼动力学国家级重点实验室是国家重点投资兴建的重点实验室，于1995年底建成并通过国家验收。主要从事直升机科技领域的基础性 研究 以及高层次人才的培养。实验室实行主任负责制。由国内高水平的同行专家组成的学术委员会保证本实验室的开放性，并为科研工作的高水平、提高学术活动的权威性创造良好条件。

实验室主要 研究 方向有三：旋翼涡系、流场及高性能旋翼探索；旋翼非定常气动及直升机机动飞行力学；旋翼气动弹性耦合动力学。本实验室坚持"开放、联合、流动"的方针，以创新为己任，鼓励开展交叉型 研究 。本实验室具有旋翼试验台、旋臂机、反扭矩试验系统、立式水洞、结构振动试验系统共五套大型试验，并配备有计算机仿真工作站以及先进的测力、测速、测压设备。试验厂房、计算机房及 研究 人员工作室合计建筑面积2815M2，具有良好的 研究 条件和学术环境。本实验室已形成一支稳定的、梯队配置合理的 研究 队伍，承担着多项国家科研任务，并建立了广泛的国内外学术联系与合作关系。作为我国直升机 行业 的一个基础性 研究 基地，本实验室热忱欢迎同行专家学者，特别是青年科技人员前来进行合作 研究 。

二、直升飞机制造技术发展现状

1、树脂基复合材料构件关键制造技术

树脂基复合材料已用于直升飞机机翼外翼、尾翼、鸭翼等结构上，在发动机外涵道上也有应用。在制造技术方面，叠层板热压罐已用于生产，结构胶接共固化技术已用于型号生产，共固化整体成形技术已用于直升飞机前机身下壁板和发动机外涵道，蜂窝夹层胶接结构已用于直升飞机水平尾翼及升降副翼。整体结构液体转移成形技术应用已取得突破性进展，缠绕铺放及蒙皮铺带技术正在开展应用 研究 ，其中一些技术正在支线客机等型号上验证，将为国内大直升飞机的生产奠定较好的基础。

2、超高温复合材料构件关键制造技术

开展了SiC纤维的研制，对纤维涂层方法制备钛基复合材料进行了初步 研究 。作为陶瓷基复合材料增强材料，国产SiC纤维只能长期工作于1000℃以下而可在更高温度下使用的SiC纤维和Al2O3纤维尚未开始 研究 ，目前可用的纤维只有碳纤维，正在 研究 提其抗氧化性能以及与陶瓷基界面的结合技术。在基体方面开展了致密化工艺 研究 和增韧技术 研究 ，取得阶段性成果，研制了陶瓷基复合材料浮壁瓦片。

碳/复合材料作为摩擦材料已用于直升飞机刹车盘，作为烧材料已用于导弹壳体的端头，作为航空发动机热端件结构材料的探索 研究 工作已在"九五"期间起步。

3、以钛、铝合金为代表的轻金属构件制造技术

喷丸成形技术已广泛用于生产，具有代表性的支线客机机翼壁板喷丸成形技术的应用标志着我国已进人该技术国际先进行列。超塑成形/扩散连接的三层结构、四层结构已用于直升飞机和发动机零件。蒙皮拉伸多点成形模具技术已完成 研究 ，具有较好的应用前景。

4、整体叶盘制造技术

以线性摩擦焊为主导工艺的整体叶盘制造技术已进人工程 研究 阶段;用超塑成形/扩散连接技术完成了宽弦、空心钛合金风扇叶片的模拟件 研究 ;多孔层板冷却结构制造技术在突破各单项技术后，正与发动机设计部门合作开展浮壁式全环燃烧室的研制。

第二节 产品工艺特点或流程

1、结构

大多数直升飞机由五个主要部分组成：机身、尾翼、起落装置和动力装置。

1）机身

机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备；还可将直升飞机的其它部件如尾翼、及发动机等连接成一个整体。但是飞翼是将机身隐藏在机翼内的。

2）尾翼

尾翼包括水平尾翼（平尾）和垂直尾翼（垂尾）。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成（某些型号的民用机和军用机整个平尾都是可动的控制面，没有专门的升降舵）。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵直升飞机俯仰和偏转，以及保证直升飞机能平稳地飞行。

3）起落装置

起落装置又称起落架，是用来支撑直升飞机并使它能在地面和其他水平面起落和停放。陆上直升飞机的起落装置，一般由减震支柱和机轮组成，此外还有专供水上直升飞机起降的带有浮筒装置的起落架和雪地起飞用的滑橇式起落架。它是用于起飞与着陆滑跑、地面滑行和停放时支撑直升飞机。

4）动力装置

动力装置主要用来产生拉力或推力，使直升飞机前进。其次还可以为直升飞机上的用电设备提供电力，为空调设备等用气设备提供气源。

现代直升飞机的动力装置主要包括涡轮发动机和活塞发动机两种，应用较广泛的动力装置有四种：航空活塞式发动机加螺旋桨推进器；涡轮喷射发动机；涡轮螺旋桨发动机；涡轮风扇发动机。随着航空技术的发展，火箭发动机、冲压发动机、原子能航空发动机等，也有可能会逐渐被采用。动力装置除发动机外，还包括一系列保证发动机正常工作的系统，如燃油供应系统等。

直升飞机除了上述五个主要部分之外，还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备和其它设备等。

2、操纵装置

现代直升飞机驾驶舱内可供驾驶员使用的飞行操纵装置通常包括：

1）主操纵装置：驾驶杆或驾驶盘和方向舵脚蹬。在某些采用电传操纵系统的直升飞机上，驾驶杆或驾驶盘已经被简化成位于驾驶员侧方的操纵杆。

2）辅助操纵装置：襟翼手柄、配平按钮、减速板手柄。

随着电子技术的发展，飞行操纵装置的形式也发生了根本性的变化。传统的机械式操纵系统已逐渐地被更为先进的电传操纵系统所取代，计算机系统全面介入飞行操纵系统，驾驶员的操作已不再像是直接操纵直升飞机动作，而更像是给直升飞机下达运动指令。由于某些采用电传操纵系统的直升飞机取消了原有的驾驶杆或驾驶盘等装置而改为侧杆操纵，驾驶舱的空间显得比以往更加宽松，所以有些驾驶员称此类驾驶舱为“飞行办公室”。

第三节 国内外技术未来发展趋势 分析

未来10年，直升机技术将进入一个全面发展的新时期，民用直升机技术的发展更加突出安全性、可靠性、经济性、舒适性和环保性。

旋翼系统仍然是直升机的核心技术，空气动力学和先进复合材料及其加工制造技术的进展，可以使旋翼系统结构更简单，零件数量可减少50%，重量减轻15%，维护极为简单，寿命周期费用大大降低，振动进一步减小。由于发动机的技术进步，采用更先进的涡轴发动机，其功率重量比将超过目前的2倍，耗油率减少三分之一以上，其大修间隔时间也将提高一倍，达到6000小时以上。先进复合材料将广泛应用于旋翼系统、传动系统和机体结构上，复合材料占全机材料的60%以上，大大减少零部件数量，使结构重量降低35%以上，而且将大幅度提高直升机可靠性、维护性和使用寿命。

从技术角度看，未来直升机发展的主要目标包括：改进旋翼性能，进一步提高直升机的飞行品质；直升机航程和旋翼失速边界将增大20%，振动水平小于0.05g；外部噪声比国际民航组织（ICAO）的限制低10EPNdB；具有全天候飞行能力；驾驶员工作负担减轻一半以上；减少研制和生产费用，直接成本将减少50%左右。在民用运输方面，由于常规直升机经济性差、速度较小、振动大，因而作为一种运输工具受到了很大限制。

而倾转旋翼机的飞行速度与支线客机相近，可在没有机场的任何地区执行运输任务，特别适用于经济不发达地区的开发和建设，可以局部替代支线客机成为现代化空中运输网的一个重要组成部分，在商业上具有极高的价值，它不仅解决部分空港和跑道拥挤问题及边远地区的运输问题，而且其运输成本要比常规直升机和固定翼飞机低得多。由于倾转旋翼机涉及的应用范围和飞行领域比常规直升机要广泛得多，因而它的飞行力学模型也要复杂得多。倾转旋翼机技术的发展趋势是：进一步完善旋翼-机翼的气动干扰和旋翼倾转过程中的气动特性、倾转旋翼机的结构设计、动力学、飞行力学与控制等关键技术，使倾转旋翼机技术走向成熟；研制四旋翼倾转旋翼机，使其载重量、飞行速度、噪声等各项指标接近或达到支线客机的水平。

免责申明：本文仅为中经纵横 市场 研究 观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。