第二章無(wú)人直升機(jī)總體設(shè)計(jì)解讀課件

第二章無(wú)人直升機(jī)總體設(shè)計(jì)第二章無(wú)人直升機(jī)總體設(shè)計(jì)1內(nèi)容無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和評(píng)價(jià)直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)則無(wú)人直升機(jī)型式分析與選擇直升機(jī)主要參數(shù)分析與選擇內(nèi)容無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和評(píng)價(jià)直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)則2一、無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和評(píng)價(jià)直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)則一、無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和評(píng)價(jià)直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)則3無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)：無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求

軍用無(wú)人直升機(jī)：戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求民用無(wú)人直升機(jī)：使用技術(shù)要求

無(wú)人直升機(jī)研制必須具有明確的指導(dǎo)思想：

正確的研制指導(dǎo)思想應(yīng)充分考慮有關(guān)主客觀(guān)的條件，工程設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，還應(yīng)反映國(guó)家對(duì)直升機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的方針政策，各種用戶(hù)的要求，以及國(guó)內(nèi)外技術(shù)水平和動(dòng)向等一系列情況，并進(jìn)行綜合分析。錯(cuò)誤的研制指導(dǎo)思想常常會(huì)將研制工作引入歧途，造成時(shí)間、財(cái)力和人力的大量浪費(fèi)。應(yīng)該把確定正確的指導(dǎo)思想作為研制工作的首要問(wèn)題來(lái)對(duì)待，并將其貫徹始終，以求達(dá)到預(yù)期目的。無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)：無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求無(wú)人直升機(jī)研41.1無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)因無(wú)人直升機(jī)的任務(wù)不同而不同1.1.1設(shè)計(jì)技術(shù)要求的主要內(nèi)容：1、任務(wù)使命或用途（1）任務(wù)使命或用途（2）使用環(huán)境條件2、主要裝載情況（1）武器（2）特種設(shè)備（3）任務(wù)載荷

1.1無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)因無(wú)人直升機(jī)的任53．主要飛行性能（1）懸停升限（有地效，無(wú)地效）或垂直爬升率（2）使用升限或最大爬率（3）最大平飛速度（4）續(xù)航時(shí)間或航程（或活動(dòng)半徑）（5）單發(fā)停車(chē)性能（裝有多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況）。4、典型任務(wù)剖面（表示無(wú)人直升機(jī)完成典型任務(wù)的飛行航線(xiàn)綜合圖）

圖2-1直升機(jī)的典型使用曲線(xiàn)T0—在基地起動(dòng)；T1—帶載荷、燃油重直起飛；T2—爬高到巡航高度a；T3—飛行d1距離后降落，任務(wù)1；T4—垂直起飛；T5—飛行d2距離，無(wú)地效懸停、任務(wù)2；T6—返回基地；T7—帶t分鐘余油著陸；

3．主要飛行性能圖2-1直升機(jī)的典型使用曲線(xiàn)T0—在基地65．重量——最大起飛重量、正常起飛重量、空機(jī)重量、燃油重量、最大任務(wù)載荷等6、幾何尺寸——全機(jī)尺寸、旋翼直徑、高度等7、飛行姿態(tài)平穩(wěn)度——俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角平穩(wěn)度8、航跡控制精度——無(wú)人機(jī)定位導(dǎo)航精度、航跡控制精度9、目標(biāo)定位精度——對(duì)偵查無(wú)人直升機(jī)要提出目標(biāo)定位精度或者校射精度等特殊要求10、控制半徑——地面測(cè)控與信息傳輸設(shè)備與無(wú)人直升機(jī)之間進(jìn)行測(cè)控和信息傳輸?shù)淖畲缶嚯x。11、環(huán)境適應(yīng)性——參照gjb-150的規(guī)定氣候環(huán)境、力學(xué)環(huán)境、生物環(huán)境、其他特殊要求12、可靠性與維修性——GJB368A，GJB450A，GJB2547等無(wú)人機(jī)的可靠性與維修性要求 可用性-起飛準(zhǔn)備時(shí)間、再次起飛時(shí)間、準(zhǔn)備撤收時(shí)間 可靠性-基本可靠性和任務(wù)可靠度?；究煽啃詾椋浩骄收蠒r(shí)間。任務(wù)可靠度：根據(jù)無(wú)人機(jī)任務(wù)剖面確定任務(wù)可靠度。

5．重量——最大起飛重量、正常起飛重量、空機(jī)重量、燃油重量、7

維修性-無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的平均修復(fù)時(shí)間不大于規(guī)定值 耐久性-無(wú)人機(jī)機(jī)體壽命和動(dòng)力裝置首翻期 軟件可靠性-按照相應(yīng)的國(guó)軍標(biāo)保證軟件可靠性，GJB347，GJB438A，GJB439，GJB1267，GJB2787，等。13、保障性——考慮無(wú)人機(jī)的二級(jí)維修基層級(jí)（系統(tǒng)的功能自檢、性能測(cè)試、故障診斷）、基地級(jí)14、安全性——無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)的操作安全15、隱身性與目標(biāo)特性——視覺(jué)隱身，雷達(dá)隱身，紅外隱身，聲隱身16．其他要求起落場(chǎng)地，自轉(zhuǎn)著陸，水面起降，抗風(fēng)抗浪，運(yùn)輸條件，三防，機(jī)動(dòng)性等等。 維修性-無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的平均修復(fù)時(shí)間不大于規(guī)定值8技術(shù)要求的論證：需求（作戰(zhàn)、使用），對(duì)軍用無(wú)人直升機(jī)還有威協(xié)分析；現(xiàn)有裝備存在的缺陷或不足；技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性分析；提出戰(zhàn)術(shù)技術(shù)（使用技術(shù)）要求；做出風(fēng)險(xiǎn)分析；明確研制計(jì)劃與周期。技術(shù)要求的論證：9小型無(wú)人直升機(jī)smallunmannedhelicopter

一、定義：1、概述2、任務(wù)應(yīng)能完成的任務(wù)：基本任務(wù)和輔助任務(wù)二、特性：1、性能特性（1）基本特性（2）停車(chē)性能（3）機(jī)動(dòng)性（4）操縱性和穩(wěn)定性（5）空氣動(dòng)力學(xué)特性1.1.2(無(wú)人直升機(jī)技術(shù)要求)小型無(wú)人直升機(jī)smallunmannedhelicopt102、設(shè)計(jì)特性（1）重量（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3、可靠性4、維護(hù)性5、可用率6、環(huán)境條件7、殘存性和易損性8、使用壽命三、設(shè)計(jì)與構(gòu)造：1、材料性質(zhì)2、殘存性3、標(biāo)準(zhǔn)件和材料四、各功能區(qū)的特點(diǎn)：1、機(jī)體2、起落裝置3、動(dòng)力系統(tǒng)4、儀表和導(dǎo)航設(shè)備5、航空電子設(shè)備6、直升機(jī)地面移動(dòng)7、貨物運(yùn)輸2、設(shè)計(jì)特性四、各功能區(qū)的特點(diǎn)：111.1.3特殊要求舉例撞擊部位撞擊次數(shù)%旋翼槳葉62052.5旋翼軸161.4尾槳14812.5尾梁211.8風(fēng)擋玻璃484.0機(jī)頭534.5起落架282.4機(jī)翼20.2其他部位151.3不詳23119.5總計(jì)1182100表2-2直升機(jī)被撞部位統(tǒng)計(jì)1.1.3特殊要求舉例撞擊部位撞擊次數(shù)%旋翼槳葉6205121.2設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)定型

設(shè)計(jì)規(guī)范：1、無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范是在無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中逐步形成的，它是無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)和使用實(shí)踐的積累和總結(jié)2、它是設(shè)計(jì)過(guò)程中必須遵循的指令性文件，也是直升機(jī)設(shè)計(jì)定型或生產(chǎn)定型、驗(yàn)收的依據(jù)3、內(nèi)容包括設(shè)計(jì)情況、安全系數(shù)、過(guò)載、重量、重心、飛行載荷、著陸載荷、強(qiáng)度和剛度、動(dòng)力學(xué)特性、配平特性、操縱性和穩(wěn)定性、飛行品質(zhì)、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)等4、它是通用性文件，在具體型號(hào)設(shè)計(jì)要適當(dāng)剪裁，形成型號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范，并作為型號(hào)驗(yàn)收的依據(jù)1.2設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)定型設(shè)計(jì)規(guī)范：13設(shè)計(jì)定型：無(wú)人直升機(jī)的設(shè)計(jì)定型由專(zhuān)門(mén)組織的定型委員會(huì)依據(jù)研制總要求和設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)新機(jī)研制全過(guò)程進(jìn)行審查、考核和驗(yàn)收，通過(guò)后頒發(fā)定型證書(shū)；生產(chǎn)定型：經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)定型或技術(shù)鑒定后的無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)，新產(chǎn)品生產(chǎn)還可能會(huì)有一定的更改，特別是工藝改進(jìn)，改進(jìn)后的無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入小批量生產(chǎn)。首批生成的無(wú)人直升機(jī)，經(jīng)檢驗(yàn)、試飛、工藝質(zhì)量審查、確認(rèn)其符合批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠后，生產(chǎn)定型，轉(zhuǎn)入批生產(chǎn)。

設(shè)計(jì)定型：141.3評(píng)價(jià)無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的有效性準(zhǔn)則為了對(duì)無(wú)人直升機(jī)總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)選，需要有一個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則；一般最通用、最普遍或最廣義的有效性準(zhǔn)則就是這種直升機(jī)所完成的有效功與為研制和使用該直升機(jī)所花費(fèi)的總費(fèi)用之比——效費(fèi)比。當(dāng)一個(gè)總體方案能滿(mǎn)足戰(zhàn)術(shù)（使用）技術(shù)要求時(shí)，則認(rèn)為這個(gè)方案是可行的，但它不一定是最優(yōu)方案。對(duì)有效性準(zhǔn)則的一般要求：盡可能全面地反映對(duì)直升機(jī)提出的各種要求；可以進(jìn)行定量分析；簡(jiǎn)單明了，易于在研制階段運(yùn)用。1.3評(píng)價(jià)無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的有效性準(zhǔn)則為了對(duì)無(wú)15第一級(jí)包括功能有效性準(zhǔn)則，生產(chǎn)有效性準(zhǔn)則和使用有效性準(zhǔn)則。從完成基本任務(wù)的有效程度及其技術(shù)完善程度出發(fā)進(jìn)行評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則是功能有效性準(zhǔn)則；（生產(chǎn)率、重量效率、任務(wù)效能）從結(jié)構(gòu)工藝性和生產(chǎn)條件出發(fā)進(jìn)行評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則是生產(chǎn)有效性準(zhǔn)則；（勞動(dòng)量、材料利用系數(shù)等）從使用品質(zhì)觀(guān)點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則是使用有效性準(zhǔn)則。（技術(shù)維護(hù)工時(shí)比、每小時(shí)技術(shù)維護(hù)工作量）第二級(jí)是從經(jīng)濟(jì)性觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，評(píng)價(jià)一架直升機(jī)在使用時(shí)的經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則。（全壽命周期費(fèi)用、效-費(fèi)比）第三級(jí)是從經(jīng)濟(jì)學(xué)觀(guān)點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)一種機(jī)型在完成一定國(guó)民經(jīng)濟(jì)任務(wù)時(shí)的經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則，它是最高一級(jí)的準(zhǔn)則。通常評(píng)價(jià)準(zhǔn)則分為三個(gè)層次（三級(jí)）：第一級(jí)包括功能有效性準(zhǔn)則，生產(chǎn)有效性準(zhǔn)則和使用有效性準(zhǔn)則。通16無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用構(gòu)成與概念：*無(wú)人直升機(jī)項(xiàng)目的全壽命期是指從項(xiàng)目需求調(diào)查、項(xiàng)目可行性論證、方案論證、生產(chǎn)制造、使用和產(chǎn)品支援以及到壽命后報(bào)廢處置整個(gè)從項(xiàng)目產(chǎn)生到終結(jié)的全過(guò)程。*無(wú)人直升機(jī)項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)各階段發(fā)生的費(fèi)用(LCC)總和，稱(chēng)為無(wú)人直升機(jī)項(xiàng)目的全壽命周期費(fèi)用。有四個(gè)部分組成：論證、研制、試驗(yàn)和鑒定費(fèi)用CRDTE生產(chǎn)采購(gòu)費(fèi)用CACQ包括制造費(fèi)用CMAN制造商利潤(rùn)C(jī)PRO使用費(fèi)用COPS用戶(hù)在使用期間發(fā)生的費(fèi)用處置費(fèi)用CDISP無(wú)人直升機(jī)報(bào)廢后的處置費(fèi)用 LCC=CRDTE+CMAN+CPRO+COPS+CDISP無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用構(gòu)成與概念：*無(wú)人直升機(jī)項(xiàng)目的全壽17無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用分析的目的：LCC分析是一種對(duì)資源分配進(jìn)行決策的系統(tǒng)分析方法，主要用于評(píng)價(jià)不同備選無(wú)人直升機(jī)方案、備選生產(chǎn)流程、備選保障方式。主要目的是：1、長(zhǎng)期計(jì)劃，也就是合理分配軍費(fèi)以及主要武器系統(tǒng)的投資2、根據(jù)實(shí)力輕重緩急安排項(xiàng)目3、某一項(xiàng)目的投標(biāo)方案選擇4、對(duì)正在實(shí)施的無(wú)人直升機(jī)項(xiàng)目進(jìn)行控制5、在無(wú)人直升機(jī)使用保障階段，對(duì)各種后勤方案進(jìn)行比較6、更換新的無(wú)人機(jī)及設(shè)備，研制新無(wú)人機(jī)無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用分析的目的：LCC分析是一種對(duì)資源18無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用分析的程序：LCC分析程序因不同的應(yīng)用情況而變化，通常采用全壽命費(fèi)用分析模型來(lái)估算和比較各種備選方案。對(duì)于具體的無(wú)人直升機(jī)要做專(zhuān)門(mén)具體的分析，以便適合于要解決的問(wèn)題，全壽命費(fèi)用分析的過(guò)程是反復(fù)進(jìn)行的，分析技術(shù)可以應(yīng)用于全壽命周期的任意階段。無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用分析的程序：LCC分析程序因不同的19無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)效費(fèi)設(shè)計(jì)：費(fèi)用效能權(quán)衡分析應(yīng)當(dāng)是所有武器裝備研制中的一個(gè)固有組成部分，他的目的是對(duì)不同的研制方案進(jìn)行分析，比較，從中選擇出費(fèi)用效能最好的設(shè)計(jì)方案，防止設(shè)計(jì)人員根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)一開(kāi)始就進(jìn)行單方案設(shè)計(jì)的傾向，可以避免設(shè)計(jì)人員單方面追求性能而忽略系統(tǒng)效能，或者注意了效能忽視了全壽命周期費(fèi)用。效費(fèi)權(quán)衡分析的前提是：1、必須存在兩種以上的方案2、有明確的任務(wù)和目標(biāo)3、有可供使用的、合理的效能模型和費(fèi)用模型4、供權(quán)衡分析用的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)基本可信無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)效費(fèi)設(shè)計(jì)：費(fèi)用效能權(quán)衡分析應(yīng)當(dāng)是所有武器裝備研20效能定義：指該武器裝備完成預(yù)定作戰(zhàn)任務(wù)能力的大小。

無(wú)人直升機(jī)的效能無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)效能應(yīng)包括任務(wù)能力、可用度、可靠度、保障度四個(gè)方面。E=C×A×D×S式中：E——效能；C——任務(wù)能力；A——可用度；D——可靠度；S——保障度。效能無(wú)人直升機(jī)的效能無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)效能應(yīng)包括任務(wù)能211、可比性2、綜合性3、局限性效能評(píng)估方法指數(shù)法評(píng)估使用效能被廣泛采用，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。例：無(wú)人直升機(jī)任務(wù)效能

C=lnB+ln(1+A1)+ln(1+A2)+ln(1+A3)+ln(1+A4)式中：B——機(jī)動(dòng)性指數(shù)；

A1——武器性能指數(shù)；

A2——探測(cè)設(shè)備性能指數(shù)；

A3——電子對(duì)抗設(shè)備性能指數(shù)；

A4——生存能力指數(shù)效能評(píng)估的特點(diǎn)1、可比性效能評(píng)估的特點(diǎn)22無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)效費(fèi)分析的基本程序：確定任務(wù)和目標(biāo)系統(tǒng)描述建立假設(shè)，給定效能和費(fèi)用的約束條件效能分析擬定系統(tǒng)備選方案全壽命費(fèi)用分析建立決策準(zhǔn)則集者決策空間分析風(fēng)險(xiǎn)和不確定性評(píng)價(jià)與反饋輸出結(jié)果權(quán)衡備選方案無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)效費(fèi)分析的基本程序：確定任務(wù)和目標(biāo)系統(tǒng)描述建立23根據(jù)前面的分析可見(jiàn)，單從費(fèi)用角度看，費(fèi)用越低越好，得出無(wú)人直升機(jī)越簡(jiǎn)單越好。從效能角度看，效能越高越好，得出無(wú)人直升機(jī)越先進(jìn)越復(fù)雜越好的結(jié)論。因此二者明顯具有片面性，因?yàn)闊o(wú)人直升機(jī)越簡(jiǎn)單，效能越低，失去了實(shí)際意義。無(wú)人直升機(jī)效能越高，費(fèi)用急劇增加，造成經(jīng)費(fèi)的不必要浪費(fèi)，影響部隊(duì)的整體優(yōu)化配置。因此必須從無(wú)人直升機(jī)全壽命周期費(fèi)用和效能兩個(gè)方面考慮問(wèn)題，因此引入效費(fèi)比的概念：?jiǎn)挝粺o(wú)人直升機(jī)全壽命周期費(fèi)用所獲得的無(wú)人直升機(jī)效能無(wú)人直升機(jī)效費(fèi)比M=EALCC根據(jù)前面的分析可見(jiàn)，單從費(fèi)用角度看，費(fèi)用越低越好，得出無(wú)人直241、效能不變，降低費(fèi)用2、費(fèi)用不變，提高效能3、提高效能，降低費(fèi)用4、顯著提高效能，費(fèi)用略有增加5、費(fèi)用顯著降低、效能略有下降不同情況下需要采取不同的途徑提高無(wú)人直升機(jī)的效費(fèi)比提高無(wú)人直升機(jī)效費(fèi)比途徑M=EALCC1、效能不變，降低費(fèi)用提高無(wú)人直升機(jī)效費(fèi)比途徑M=EALCC25主要考慮以下內(nèi)容：該型號(hào)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景，技術(shù)效果和生產(chǎn)率；新機(jī)設(shè)計(jì)、制造和投入使用的周期；工業(yè)生產(chǎn)的可能性，技術(shù)和生產(chǎn)工藝發(fā)展的遠(yuǎn)景；新機(jī)生產(chǎn)規(guī)模和勞動(dòng)量；進(jìn)一步改進(jìn)結(jié)構(gòu)后所能達(dá)到的水平和發(fā)展趨勢(shì)；結(jié)構(gòu)材料的資源和遠(yuǎn)景；提供給工業(yè)部門(mén)的物力和人力的合理使用；技術(shù)裝備使用條件和新機(jī)應(yīng)用等方面的水平和發(fā)展遠(yuǎn)景；在技術(shù)使用范圍內(nèi)物力和人力資源的合理使用等。直升機(jī)使用的國(guó)民經(jīng)濟(jì)有效性主要考慮以下內(nèi)容：直升機(jī)使用的國(guó)民經(jīng)濟(jì)有效性26二、無(wú)人直升機(jī)型式分析與選擇二、無(wú)人直升機(jī)型式分析與選擇27直升機(jī)型式按以下原則分為三類(lèi)：1、按平衡旋翼反扭矩的不同方式分為：?jiǎn)涡韼矘?、縱列式雙旋翼、橫列式雙旋翼、共軸式雙旋翼直升機(jī)等。2、按驅(qū)動(dòng)旋翼的不同方式分為：機(jī)械驅(qū)動(dòng)式、噴氣驅(qū)動(dòng)式直升機(jī)。3、按提供升力和拉力的不同方式分為：正常型式、帶翼式和復(fù)合直升機(jī)等。直升機(jī)構(gòu)型：直升機(jī)型式和不同總體布局方案的總稱(chēng)。直升機(jī)型式按以下原則分為三類(lèi)：28圖3-1不同型式的直升機(jī)簡(jiǎn)圖圖3-1不同型式的直升機(jī)簡(jiǎn)圖292.1機(jī)械驅(qū)動(dòng)正常型式直升機(jī)一、單旋翼帶尾槳式直升機(jī)特點(diǎn)：只有一付旋翼，依靠尾槳來(lái)平衡旋翼反扭矩優(yōu)點(diǎn)：1、技術(shù)成熟；2、結(jié)構(gòu)、操縱簡(jiǎn)單；3、單機(jī)價(jià)格和使用成本較低缺點(diǎn)：1、尾槳和尾傳動(dòng)系統(tǒng)事故率高;2、尾槳消耗的功率達(dá)到7～10%；3、危及安全；4、振動(dòng)、噪聲源改進(jìn)措施：1、采用涵道尾槳、無(wú)尾槳系統(tǒng)；2、采用雙旋翼直升機(jī)2.1機(jī)械驅(qū)動(dòng)正常型式直升機(jī)一、單旋翼帶尾槳式直升機(jī)特點(diǎn)：30二、縱列式雙旋翼直升機(jī)特點(diǎn)：兩副旋翼沿機(jī)體縱軸前后排列，其旋轉(zhuǎn)方向相反，使反扭矩相互平衡由于大直徑旋翼可能帶來(lái)一系列問(wèn)題，所以對(duì)重型直升機(jī)希望用兩個(gè)小旋翼代替一個(gè)大旋翼，又可不帶尾槳。1、從重量方面與單旋翼直升機(jī)比較：1）主減速器（假設(shè)G、p、ΩR和發(fā)動(dòng)機(jī)均相同）

單旋翼直升機(jī)：傳動(dòng)比：式中:n2為旋翼轉(zhuǎn)速CH-47二、縱列式雙旋翼直升機(jī)特點(diǎn)：兩副旋翼沿機(jī)體縱軸前后排列，其旋31主減速器重量：縱列式直升機(jī)：傳動(dòng)比：主減速器重量：所以或2）旋翼重量也可得到同樣結(jié)論：3）結(jié)構(gòu)重量單旋翼：尾梁＋斜梁＋尾槳傳動(dòng)系統(tǒng)＋尾槳縱列式：后旋翼塔＋協(xié)調(diào)軸＋中間減速器＋復(fù)雜的操縱系統(tǒng)主減速器重量：2）旋翼重量也可得到同樣結(jié)論：3）結(jié)構(gòu)重量321）對(duì)于重型直升機(jī)（G在7000～8000千克以上），主減速器及旋翼重量所占比例較大，采用縱列式可以減少這些部件的重量，從而可降低結(jié)構(gòu)重量；2）對(duì)于輕型直升機(jī)，旋翼及主減速器的相對(duì)重量不會(huì)很大，對(duì)結(jié)構(gòu)重量的影響不會(huì)很大，而且操縱系統(tǒng)重量的增加還會(huì)起一些抵消作用，因此，效果不顯著；3）縱列式直升機(jī)突出的優(yōu)點(diǎn)是其容許的重心變化范圍較大。重量結(jié)論：1）對(duì)于重型直升機(jī)（G在7000～8000千克以上），主減速332、從氣動(dòng)方面與單旋翼直升機(jī)比較條件：設(shè)計(jì)參數(shù)相同，總重相同1）由于縱列式直升機(jī)前飛時(shí)前旋翼對(duì)后旋翼存在氣動(dòng)干擾，使其誘導(dǎo)功率和單旋翼直升機(jī)有很顯著的不同；誘導(dǎo)功率：前旋翼誘導(dǎo)功率：后旋翼誘導(dǎo)功率：總誘導(dǎo)功率：所以，縱列式直升機(jī)比單旋翼式直升機(jī)增加了一個(gè)附加誘導(dǎo)功率，其大小決定于干擾系數(shù)圖3-2縱列式直升機(jī)前旋翼對(duì)后旋翼的干擾作用2、從氣動(dòng)方面與單旋翼直升機(jī)比較誘導(dǎo)功率：前旋翼誘導(dǎo)功率：所34圖3-3,υ1，隨飛行速度V的變化情況圖3-4縱列式與單旋翼式直升機(jī)誘導(dǎo)功率的比較2）除了誘導(dǎo)功率以外，旋翼的需用功率的其它部分基本相同圖3-3,υ1，隨飛行速度V的變化情況圖3353）除旋翼功率外，還有其它功率損失單旋翼直升機(jī)：尾槳功率損失，懸停最大縱列式直升機(jī)：①懸停時(shí)兩旋翼有干擾，干擾會(huì)引起附加功率損失，干擾大小決定于兩旋翼間的距離。②機(jī)身垂直阻力大圖3-5縱列式與單旋翼式直升機(jī)需用功率的比較圖3-6假想機(jī)懸停時(shí)需用功率比較3）除旋翼功率外，還有其它功率損失圖3-5縱列式與單旋翼36圖3-7假想機(jī)前飛時(shí)需用功率比較圖3-9假想機(jī)巡航速度特性比較圖3-10假想機(jī)使用升限比較結(jié)論：1）縱列式適用于重型直升機(jī)2）縱列式直升機(jī)飛行力學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題更復(fù)雜圖3-8假想機(jī)有效載荷和航程性能比較圖3-7假想機(jī)前飛時(shí)需用功率比較圖3-9假想機(jī)巡航速37三、橫列式直升機(jī)與單旋翼和縱列式比較：1）懸停狀態(tài)和垂直飛行狀態(tài)，橫列式機(jī)身和機(jī)翼對(duì)旋翼的氣動(dòng)干擾大2）前飛時(shí)兩旋翼存在氣動(dòng)干擾，與旋翼旋轉(zhuǎn)方向和旋翼間距有關(guān)3）動(dòng)力學(xué)問(wèn)題復(fù)雜特點(diǎn)：兩副旋翼及其動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)沿機(jī)體橫軸排列，旋轉(zhuǎn)方向相反米－12三、橫列式直升機(jī)與單旋翼和縱列式比較：特點(diǎn)：兩副旋翼及其動(dòng)力38四、共軸式雙旋翼直升機(jī)圖3-13單旋翼式和共軸式效率比較

Ka-50加拿大：Guardian俄羅斯：ka-137美國(guó)：QH-50

四、共軸式雙旋翼直升機(jī)圖3-13單旋翼式和共軸式效率比較39圖3-14直升機(jī)效率與拉力系數(shù)的關(guān)系

圖3-15共軸式旋翼相互誘導(dǎo)系數(shù)

圖3-16幾種直升機(jī)尺寸比較

特點(diǎn)：兩副旋翼上下共軸安放，反向旋轉(zhuǎn)，使反扭矩相互平衡優(yōu)點(diǎn)：1）懸停效率高；2）縱向尺寸?。?）氣動(dòng)力分布對(duì)稱(chēng)，操縱效率高。缺點(diǎn)：1）前飛時(shí)有氣動(dòng)干擾損失；2）傳動(dòng)、操縱系統(tǒng)復(fù)雜。圖3-14直升機(jī)效率與拉力系數(shù)的關(guān)系圖3-15共軸402.2噴氣驅(qū)動(dòng)正常型式直升機(jī)兩種類(lèi)型：1、槳尖發(fā)動(dòng)機(jī)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；有沖壓式、脈沖式或渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕

缺點(diǎn)：?jiǎn)挝缓挠吐蚀?、壓氣機(jī)式（槳尖供氣式）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（冷噴氣）

優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝缓挠吐实停鋰姎?/p>

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低結(jié)論：1、噴氣驅(qū)動(dòng)型式在輕型直升機(jī)上采用不一定合理。2、噴氣驅(qū)動(dòng)型式只適合于航程或續(xù)航時(shí)間較短的情況。2.2噴氣驅(qū)動(dòng)正常型式直升機(jī)兩種類(lèi)型：2、壓氣機(jī)式（槳尖供412.3有翼式直升機(jī)及復(fù)合式直升機(jī)目的：提高直升機(jī)的飛行速度正常型式直升機(jī)最大飛行速度受三方面限制：1）局部激波2）氣流分離3）槳盤(pán)前傾有翼式直升機(jī)：特點(diǎn)：在正常型式直升機(jī)上安裝輔助機(jī)翼。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)翼提供了一部分所需升力，從而減輕了旋翼的載荷，提高直升機(jī)飛行速度局限性：1）增加了結(jié)構(gòu)重量；2）垂直阻力增加；3）槳盤(pán)前傾大。圖3－21大速度飛行時(shí)正常型式和有翼式直升機(jī)槳盤(pán)前傾的比較2.3有翼式直升機(jī)及復(fù)合式直升機(jī)目的：提高直升機(jī)的飛行速度42圖3-21復(fù)合式直升機(jī)水平飛行時(shí)力的作用（旋翼自轉(zhuǎn)）圖3-22幾種型式直升機(jī)平飛速度包線(xiàn)（功率限制）比較

特點(diǎn)：不僅有機(jī)翼，還有推進(jìn)裝置優(yōu)點(diǎn)：1）前飛拉力由推進(jìn)裝置提供，槳盤(pán)前傾問(wèn)題解決；2）氣動(dòng)效率提高。缺點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)重量增加2）仍然存在氣流分離（反流區(qū)擴(kuò)大）結(jié)論：1、兩種型式都只適合于飛行速度要求較大的情況。2、兩種型式更適合航程要求較大的情況。復(fù)合式直升機(jī)：圖3-21復(fù)合式直升機(jī)水平飛行時(shí)力的作用（旋翼自轉(zhuǎn)）圖3432.4傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器圖3-24V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)和旋翼傾轉(zhuǎn)過(guò)程特點(diǎn)：1）將直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和固定翼飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)；2）旋翼可在90°范圍內(nèi)傾轉(zhuǎn)速度可達(dá)到：500km/h以上航程達(dá)到：3000km常規(guī)直升機(jī)的最大飛行速度一般難以突破370km/h2.4傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器圖3-24V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)和旋翼442.5直升機(jī)型式選擇1、任何一種型式的出現(xiàn)都主要是為了解決某一方面的問(wèn)題，滿(mǎn)足某種需要；2、噴氣驅(qū)動(dòng)、復(fù)合式、傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)等都還在探索、試驗(yàn)階段；3、單槳式直升機(jī)仍然是主流；4、型式選擇與經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。2.5直升機(jī)型式選擇1、任何一種型式的出現(xiàn)都主要是為了解45三、直升機(jī)主要參數(shù)分析與選擇三、直升機(jī)主要參數(shù)分析與選擇46直升機(jī)主要參數(shù)——總體參數(shù)，是總體方案的設(shè)計(jì)變量，對(duì)方案有著決定性的影響。主要包括：直升機(jī)總重G、槳盤(pán)載荷p、功率載荷q、旋翼實(shí)度和槳尖速度ΩR等1）槳盤(pán)載荷p旋翼的拉力（近似等于G）與旋翼槳盤(pán)面積之比2）功率載荷qP和q值可定義為：（1）（2）（3）（4）3.1概述直升機(jī)主要參數(shù)——總體參數(shù)，是總體方案的設(shè)計(jì)變量，對(duì)方案有著47由（3）和（4）得到：圖4-1槳盤(pán)載荷對(duì)功率載荷的影響其中：（5）（6）由（3）和（4）得到：圖4-1槳盤(pán)載荷對(duì)功率載荷的影響其483）旋翼實(shí)度對(duì)于矩形槳葉4）槳尖速度ΩR

R確定后，槳尖速度決定旋翼軸轉(zhuǎn)速n（7）3）旋翼實(shí)度對(duì)于矩形槳葉4）槳尖速度ΩRR確定后，槳尖速度493.2直升機(jī)主要參數(shù)對(duì)需用功率的影響引入兩個(gè)參數(shù)：槳葉載荷全機(jī)單位廢阻以單旋翼式直升機(jī)為例，由《直升機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)》可以得出旋翼單位需用功率（千瓦/牛）的近似表達(dá)式：1、懸停情況（8）2、前飛情況

當(dāng)，且假定其中/ΩR為槳盤(pán)處氣流合速度的相對(duì)值，/ΩR為前飛速度的相對(duì)值，/ΩR為槳盤(pán)處等效軸向誘導(dǎo)速度的相對(duì)值。

3.2直升機(jī)主要參數(shù)對(duì)需用功率的影響引入兩個(gè)參數(shù)：50——單位型阻功率；——單位誘導(dǎo)功率；——單位廢阻功率。（千瓦/牛）

（9）而kp，kT，J，κ等系數(shù)的定義與直升機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)中相同?？梢钥闯觯?/p>

1）單位誘導(dǎo)功率僅受槳盤(pán)載荷p的影響，與其他參數(shù)無(wú)關(guān)。p增加時(shí)單位誘導(dǎo)功率也增加。當(dāng)飛行速度V0增加時(shí)單位誘導(dǎo)功率迅速減小。隨著飛行高度增加，空氣相對(duì)密度Δ減小，單位誘導(dǎo)功率也會(huì)增加。2）單位型阻功率，決定于諸多主要參數(shù)，而這些參數(shù)的影響則比較復(fù)雜。

其中——單位型阻功率；（千瓦/牛）（9）而kp，kT，J，51對(duì)于一定的翼型，在一定的Cy下，阻升比最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的Cy記作Cyopt。假如Cy7正好等于Cyopt，槳葉載荷恰好等于式（11）所確定的pbopt，此時(shí)阻升比達(dá)到最小值（）min

（1）垂直飛行單位型阻功率決定于槳葉特征剖面處（r=0.7R）的阻升比及槳尖速度ΩR。阻升比決定于翼型升力系數(shù)Cy7(10)圖2Cx/Cy及Cx和Cy的關(guān)系（11）對(duì)于一定的翼型，在一定的Cy下，阻升比最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的52（2）前飛狀態(tài)1）直升機(jī)達(dá)到一定前飛速度時(shí)，后行槳葉槳尖迎角超過(guò)了翼型臨界迎角時(shí)，就開(kāi)始出現(xiàn)氣流分離。一旦出現(xiàn)氣流分離式（10）就不再適用了。隨著氣流分離的出現(xiàn)及擴(kuò)展，由于分離區(qū)翼型阻力系數(shù)的急劇加大，型阻功率就會(huì)很快增加。

圖3氣流分離限制圖4Cx與M數(shù)的關(guān)系2）在前飛時(shí)還必須考慮局部激波對(duì)單位型阻功率的影響。假如前行槳葉槳尖的M數(shù)超過(guò)了臨界值Mc，由于激波的出現(xiàn)，翼型阻力系數(shù)Cx就會(huì)急劇加大前行槳葉槳尖M數(shù)可用下式表示：(12)（2）前飛狀態(tài)1）直升機(jī)達(dá)到一定前飛速度時(shí)，后行槳葉槳尖53主要結(jié)論：1）隨著直升機(jī)飛行速度的增加，誘導(dǎo)功率不斷減小，廢阻功率迅速增加。而由于kp的變化，型阻功率略有增加。2）槳盤(pán)載荷p只影響單位誘導(dǎo)功率。圖5典型旋翼單位需用功率曲線(xiàn)圖6槳盤(pán)載荷p對(duì)需用功率的影響主要結(jié)論：1）隨著直升機(jī)飛行速度的增加，誘導(dǎo)功率不斷減小，廢543）全機(jī)單位廢阻僅對(duì)飛行速度較大時(shí)的總需用功率有較大的影響。

4）單位型阻功率主要決定于槳尖速度ΩR及槳葉載荷pb，它在整個(gè)飛行范圍內(nèi)都占有一定的比重。圖7單位廢阻對(duì)需用功率的影響圖8氣流分離對(duì)需用功率的影響3）全機(jī)單位廢阻僅對(duì)飛行速度較大時(shí)的總需用功率有較大553.3直升機(jī)主要參數(shù)對(duì)飛行性能的影響

分析直升機(jī)主要參數(shù)與懸停升限、垂直爬行速度、使用升限、最大爬升速度、最小自轉(zhuǎn)下滑速度、最大續(xù)航時(shí)間、最大航程和最大飛行速度等性能的關(guān)系。一、懸停升限HH，垂直爬升速度Vyv

隨著懸停高度的增加，單位需用功率也會(huì)增加。但是發(fā)動(dòng)機(jī)可用功率Ne卻隨著高度增加而下降。到了某一高度，可用功率等于需用功率，這就是直升機(jī)的理論懸停升限，用HH表示3.3直升機(jī)主要參數(shù)對(duì)飛行性能的影響分析直升機(jī)56

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出軸功率比直升機(jī)懸停需用功率大時(shí)，就有一部分剩余功率，于是有可能用作垂直上升飛行。式中ζ——功率利用系數(shù)；——海平面發(fā)動(dòng)機(jī)單位額定功率；

Ae——發(fā)動(dòng)機(jī)的高度特性系數(shù)，在海平面上為1。圖10懸停升限的確定圖11對(duì)懸停升限的影響(13)或當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出軸功率比直升機(jī)懸停需用功率大時(shí)，就有一部57二、使用升限Hs，最大爬升速度Vymax，最小自轉(zhuǎn)下滑速度Vymin及最大續(xù)航時(shí)間Tmax

這些性能都直接決定于直升機(jī)最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)的需用功率——最小需用功率(14)(15)(16)使用升限等性能的分析與懸停升限相類(lèi)似，其功率平衡關(guān)系式為(17)二、使用升限Hs，最大爬升速度Vymax，最小自轉(zhuǎn)下滑速度V58

由（18）可以看出，槳盤(pán)載荷p對(duì)有較大的影響，而全機(jī)單位廢阻對(duì)的影響較小，是由于相應(yīng)于最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)的飛行速度比較小，因此誘導(dǎo)功率及型阻功率占較大的比重，而廢阻功率所占比重較小。由式（9）可以求出的近似表達(dá)式(18)由（18）可以看出，槳盤(pán)載荷p對(duì)59三、最大航程Lmax

圖12直升機(jī)最經(jīng)濟(jì)及最有利飛行狀態(tài)

最大航程大致決定于相當(dāng)于圖12需用功率曲線(xiàn)上的最有利狀態(tài)(19)

最有利狀態(tài)的飛行速度顯然大于最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)的飛行速度，這時(shí)誘導(dǎo)功率所占比重較小，而廢阻功率及型阻功率所占比重較大。相應(yīng)地，槳盤(pán)載荷對(duì)Lmax的影響也就較小，而全機(jī)廢阻及型阻功率的影響就比較大。三、最大航程Lmax圖12直升機(jī)最經(jīng)濟(jì)及最有利飛行狀態(tài)60四、最大飛行速度Vmax

隨著飛行速度的增加，單位需用功率不斷增加。達(dá)到某一飛行速度，發(fā)動(dòng)機(jī)可用功率等于需用功率，這個(gè)飛行速度就是直升機(jī)的最大飛行速度。假如略去單位誘導(dǎo)功率，可得Vmax的近似表達(dá)式：(20)四、最大飛行速度Vmax隨著飛行速度的增加，單61

槳盤(pán)前傾角（）大致可用下式表達(dá):(21)2）對(duì)于正常型式的直升機(jī)，還必須考慮到槳盤(pán)前傾對(duì)Vmax的限制；圖13槳盤(pán)前傾與阻力的關(guān)系3）提高直升機(jī)最大飛行速度最有效的措施之一是設(shè)法降低單位廢阻。的降低不僅可以減小單位需用功率，而且可以減少槳盤(pán)前傾，對(duì)推遲氣流分離也有好處。注意：1）在很多情況下，氣流分離及局部激波對(duì)Vmax的限制更為嚴(yán)重；槳盤(pán)前傾角（）大致可用下式表達(dá)621）槳盤(pán)載荷p對(duì)于垂直飛行狀態(tài)及最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)的性能影響最為顯著，對(duì)于最有利狀態(tài)的性能Lmax影響就不顯著，而對(duì)于最大飛行速度影響很小；2）全機(jī)單位廢阻的影響正好相反，對(duì)于最大飛行速度Vmax及最大航程Lmax有顯著的影響，對(duì)于經(jīng)濟(jì)狀態(tài)影響很小，對(duì)于垂直飛行狀態(tài)幾乎沒(méi)有影響；3）槳尖速度ΩR及槳葉載荷pb直接影響型阻功率，對(duì)所有的飛行性能都有一定影響。此外，ΩR及pb直接影響氣流分離及局部激波的出現(xiàn)，往往對(duì)最大飛行速度Vmax及使用升限Hs有嚴(yán)重的影響。結(jié)論：1）槳盤(pán)載荷p對(duì)于垂直飛行狀態(tài)及最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)的性能影響最為顯著633.4直升機(jī)主要參數(shù)的選擇直升機(jī)主要參數(shù)選擇的兩種途徑：1）根據(jù)使用技術(shù)要求，采用理論與統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合的方法；2）原準(zhǔn)設(shè)計(jì)法，即根據(jù)使用技術(shù)要求，選擇一個(gè)與新研直升機(jī)性能相類(lèi)似的成熟的直升機(jī)作為原準(zhǔn)機(jī)（參考樣機(jī)）。一、直升機(jī)總重的初步確定為了便于以后各階段設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，有必要先確定總重的第一次近似值，這時(shí)就只能利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定。3.4直升機(jī)主要參數(shù)的選擇直升機(jī)主要參數(shù)選擇的兩種途徑：一64總重G可用下式表示：(22)

燃油相對(duì)重量可根據(jù)所要求的航程或續(xù)航時(shí)間來(lái)確定；在給定航程的條件下，可按下式近似得出：(23)

在給定續(xù)航時(shí)間T的條件下，同樣也可以按照近似公式計(jì)算相對(duì)燃油重量

：(24)

在某些情況，戰(zhàn)術(shù)（使用）技術(shù)要求中也可能規(guī)定了需要的懸停續(xù)航時(shí)間，這時(shí)可按相似的公式估算：(25)總重G可用下式表示：(22)燃油相對(duì)重量651、選擇槳盤(pán)載荷p應(yīng)考慮的主要因素1）槳盤(pán)載荷直接影響滿(mǎn)足一定性能要求時(shí)需用功率的大小，也就是直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇。2）槳盤(pán)載荷的大小嚴(yán)重地影響直升機(jī)有效載荷占總重的比例。二、槳盤(pán)載荷p的選擇

加大槳盤(pán)載荷p使主減速器相對(duì)重量和槳葉相對(duì)重量減小，發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)重量增大，燃油相對(duì)重量也略有增加，在不同總重和不同型式發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，計(jì)算隨p的變化關(guān)系，大致如圖14的曲線(xiàn)所示圖14槳盤(pán)載荷p的關(guān)系1、選擇槳盤(pán)載荷p應(yīng)考慮的主要因素二、槳盤(pán)載荷p的選擇66圖15懸停時(shí)的旋翼洗流3）槳盤(pán)載荷p的大小對(duì)自轉(zhuǎn)下滑速度Vymin有顯著的影響；4）槳盤(pán)載荷過(guò)小對(duì)于總體布置、使用以至工藝等方面都會(huì)帶來(lái)不利的影響。槳盤(pán)載荷過(guò)大也會(huì)給使用上帶來(lái)困難（圖15）。2、槳盤(pán)載荷p上、下限的確定

從以上的分析可以看出，槳盤(pán)載荷的影響是多方面的，而且又是相互矛盾的。最主要的要求仍然應(yīng)該是提高直升機(jī)有效載荷對(duì)總重的比例。槳盤(pán)載荷選擇的基本要求可歸納如下：所選擇的槳盤(pán)載荷，應(yīng)在保證所要求的有效載荷及性能的前提下，使直升機(jī)的有效載荷在總重中所占比重最大，而在總體布置、使用、工藝等方面又不致引起較嚴(yán)重的困難。圖15懸停時(shí)的旋翼洗流3）槳盤(pán)載荷p的大小對(duì)自轉(zhuǎn)下滑速度67圖16pmin的確定

根據(jù)戰(zhàn)術(shù)（使用）技術(shù)要求所規(guī)定的主要性能要求，作出需用功率與槳盤(pán)載荷p的關(guān)系曲線(xiàn)，如圖16所示。圖中最左方的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的p值就是槳盤(pán)載荷的最小值pmin，也就是說(shuō)選擇的槳盤(pán)載荷不應(yīng)小于這個(gè)數(shù)值。

在某些情況下，槳盤(pán)載荷的最大值也會(huì)受到一定的限制。例如，對(duì)于單發(fā)直升機(jī)槳盤(pán)載荷的最大值往往受到自轉(zhuǎn)下滑速度Vymin的限制。對(duì)于雙發(fā)或多發(fā)直升機(jī)，pmax的這個(gè)限制就不存在了。這時(shí)槳盤(pán)載荷的最大值可能受到懸停時(shí)旋翼洗流速度的限制，這個(gè)限制又往往與所設(shè)計(jì)直升機(jī)的使用條件有關(guān)。圖16pmin的確定根據(jù)戰(zhàn)術(shù)（使用）技術(shù)要68

在具體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)的具體情況來(lái)確定，這時(shí)大致可以遵循以下的原則:

1）直升機(jī)總重越大，槳盤(pán)載荷也應(yīng)選得越大。3）對(duì)以運(yùn)輸為主，而且對(duì)靜、動(dòng)升限有較高要求的直升機(jī)，擬選擇較小的槳盤(pán)載荷。而對(duì)要求飛行速度高，機(jī)動(dòng)性好、功率又比較富裕的武裝直升機(jī)，則可選擇較大的槳盤(pán)載荷。

圖18直升機(jī)槳盤(pán)載荷與總重的關(guān)系的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2）采用渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，槳盤(pán)載荷可以選得大一些，這樣也可以獲得較大的。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)的具體情況來(lái)確定，這時(shí)大致可69三、槳尖速度ΩR及旋翼實(shí)度σ（或槳葉載荷pb）的選擇

在選定了ΩR以后，根據(jù)氣流分離限制就可以確定槳葉載荷pb=p/σ

。由ΩR及Vmax可以得出μmax；由μmax根據(jù)直升機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)理論所提供的曲線(xiàn)得到，由ΩR、Cylj可得到槳葉載荷pb

(33)

一般ΩR選擇區(qū)的約束如圖19所示。圖19槳尖速度選擇區(qū)的約束這個(gè)pb值是氣流分離限制所容許的最大值。三、槳尖速度ΩR及旋翼實(shí)度σ（或槳葉載荷pb）的選擇70確定了pb以后，就可以由所選定的槳盤(pán)載荷確定實(shí)度(34)圖3氣流分離限制確定了pb以后，就可以由所選定的槳盤(pán)載荷確定實(shí)度(34)圖371四、槳葉片數(shù)選擇五、發(fā)動(dòng)機(jī)功率選擇從理論上講，直升機(jī)飛行狀態(tài)的設(shè)計(jì)點(diǎn)應(yīng)該和發(fā)動(dòng)機(jī)功率狀態(tài)相匹配，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)和直升機(jī)才能都處于最有利工作狀態(tài)。表1給出了直升機(jī)飛行狀態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)功率狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1直升機(jī)飛行狀態(tài)與發(fā)動(dòng)機(jī)功率狀態(tài)的關(guān)系飛行性能項(xiàng)目發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)最大平飛速度起飛功率狀態(tài)最大巡航速度最大連續(xù)功率狀態(tài)最大垂直上升率起飛功率狀態(tài)最大斜爬升率最大連續(xù)功率狀態(tài)有地效最大懸停高度起飛功率狀態(tài)無(wú)地效最大懸停高度起飛功率狀態(tài)使用升限最大連續(xù)功率狀態(tài)機(jī)動(dòng)飛行（最大加速）起飛功率狀態(tài)機(jī)動(dòng)飛行（最大減速）空中慢車(chē)狀態(tài)機(jī)動(dòng)飛行（最大坡度）起飛功率狀態(tài)機(jī)動(dòng)飛行（懸停回轉(zhuǎn)）起飛功率狀態(tài)機(jī)動(dòng)飛行（垂直躍升）起飛功率狀態(tài)機(jī)動(dòng)飛行（垂直急降）空中慢車(chē)狀態(tài)機(jī)動(dòng)飛行（俯沖）最大連續(xù)功率狀態(tài)機(jī)動(dòng)飛行（改出拉起）起飛功率狀態(tài)機(jī)動(dòng)飛行（減速轉(zhuǎn)彎）起飛功率狀態(tài)四、槳葉片數(shù)選擇從理論上講，直升機(jī)飛行狀態(tài)的設(shè)計(jì)點(diǎn)應(yīng)72

在確定直升機(jī)的需用功率時(shí)，除了旋翼的需用功率外，還應(yīng)考慮以下功率需求和損失：尾槳的需用功率；發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝和進(jìn)排氣損失，一般說(shuō)來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)說(shuō)明書(shū)上給出的功率是臺(tái)架試車(chē)功率，裝機(jī)后由于進(jìn)、排氣條件的變化，會(huì)產(chǎn)生裝機(jī)損失，一般占發(fā)動(dòng)機(jī)功率的3~6%左右；傳動(dòng)損失，主要是減速器的功率損失，約占發(fā)動(dòng)機(jī)功率的2~4%；附件功率損失，包括液壓泵、發(fā)電機(jī)、滑油散熱器等的功率損失；其它損失，如防冰、除冰、紅外擬抑器、發(fā)動(dòng)機(jī)引氣等引起的損失。

在確定直升機(jī)的需用功率時(shí)，除了旋翼的需用功率外，還應(yīng)73第二章無(wú)人直升機(jī)總體設(shè)計(jì)第二章無(wú)人直升機(jī)總體設(shè)計(jì)74內(nèi)容無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和評(píng)價(jià)直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)則無(wú)人直升機(jī)型式分析與選擇直升機(jī)主要參數(shù)分析與選擇內(nèi)容無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和評(píng)價(jià)直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)則75一、無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和評(píng)價(jià)直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)則一、無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和評(píng)價(jià)直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)則76無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)：無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求

軍用無(wú)人直升機(jī)：戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求民用無(wú)人直升機(jī)：使用技術(shù)要求

無(wú)人直升機(jī)研制必須具有明確的指導(dǎo)思想：

正確的研制指導(dǎo)思想應(yīng)充分考慮有關(guān)主客觀(guān)的條件，工程設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，還應(yīng)反映國(guó)家對(duì)直升機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的方針政策，各種用戶(hù)的要求，以及國(guó)內(nèi)外技術(shù)水平和動(dòng)向等一系列情況，并進(jìn)行綜合分析。錯(cuò)誤的研制指導(dǎo)思想常常會(huì)將研制工作引入歧途，造成時(shí)間、財(cái)力和人力的大量浪費(fèi)。應(yīng)該把確定正確的指導(dǎo)思想作為研制工作的首要問(wèn)題來(lái)對(duì)待，并將其貫徹始終，以求達(dá)到預(yù)期目的。無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)：無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求無(wú)人直升機(jī)研771.1無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)因無(wú)人直升機(jī)的任務(wù)不同而不同1.1.1設(shè)計(jì)技術(shù)要求的主要內(nèi)容：1、任務(wù)使命或用途（1）任務(wù)使命或用途（2）使用環(huán)境條件2、主要裝載情況（1）武器（2）特種設(shè)備（3）任務(wù)載荷

1.1無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)因無(wú)人直升機(jī)的任783．主要飛行性能（1）懸停升限（有地效，無(wú)地效）或垂直爬升率（2）使用升限或最大爬率（3）最大平飛速度（4）續(xù)航時(shí)間或航程（或活動(dòng)半徑）（5）單發(fā)停車(chē)性能（裝有多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況）。4、典型任務(wù)剖面（表示無(wú)人直升機(jī)完成典型任務(wù)的飛行航線(xiàn)綜合圖）

圖2-1直升機(jī)的典型使用曲線(xiàn)T0—在基地起動(dòng)；T1—帶載荷、燃油重直起飛；T2—爬高到巡航高度a；T3—飛行d1距離后降落，任務(wù)1；T4—垂直起飛；T5—飛行d2距離，無(wú)地效懸停、任務(wù)2；T6—返回基地；T7—帶t分鐘余油著陸；

3．主要飛行性能圖2-1直升機(jī)的典型使用曲線(xiàn)T0—在基地795．重量——最大起飛重量、正常起飛重量、空機(jī)重量、燃油重量、最大任務(wù)載荷等6、幾何尺寸——全機(jī)尺寸、旋翼直徑、高度等7、飛行姿態(tài)平穩(wěn)度——俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角平穩(wěn)度8、航跡控制精度——無(wú)人機(jī)定位導(dǎo)航精度、航跡控制精度9、目標(biāo)定位精度——對(duì)偵查無(wú)人直升機(jī)要提出目標(biāo)定位精度或者校射精度等特殊要求10、控制半徑——地面測(cè)控與信息傳輸設(shè)備與無(wú)人直升機(jī)之間進(jìn)行測(cè)控和信息傳輸?shù)淖畲缶嚯x。11、環(huán)境適應(yīng)性——參照gjb-150的規(guī)定氣候環(huán)境、力學(xué)環(huán)境、生物環(huán)境、其他特殊要求12、可靠性與維修性——GJB368A，GJB450A，GJB2547等無(wú)人機(jī)的可靠性與維修性要求 可用性-起飛準(zhǔn)備時(shí)間、再次起飛時(shí)間、準(zhǔn)備撤收時(shí)間 可靠性-基本可靠性和任務(wù)可靠度。基本可靠性為：平均故障時(shí)間。任務(wù)可靠度：根據(jù)無(wú)人機(jī)任務(wù)剖面確定任務(wù)可靠度。

5．重量——最大起飛重量、正常起飛重量、空機(jī)重量、燃油重量、80

維修性-無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的平均修復(fù)時(shí)間不大于規(guī)定值 耐久性-無(wú)人機(jī)機(jī)體壽命和動(dòng)力裝置首翻期 軟件可靠性-按照相應(yīng)的國(guó)軍標(biāo)保證軟件可靠性，GJB347，GJB438A，GJB439，GJB1267，GJB2787，等。13、保障性——考慮無(wú)人機(jī)的二級(jí)維修基層級(jí)（系統(tǒng)的功能自檢、性能測(cè)試、故障診斷）、基地級(jí)14、安全性——無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)的操作安全15、隱身性與目標(biāo)特性——視覺(jué)隱身，雷達(dá)隱身，紅外隱身，聲隱身16．其他要求起落場(chǎng)地，自轉(zhuǎn)著陸，水面起降，抗風(fēng)抗浪，運(yùn)輸條件，三防，機(jī)動(dòng)性等等。 維修性-無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的平均修復(fù)時(shí)間不大于規(guī)定值81技術(shù)要求的論證：需求（作戰(zhàn)、使用），對(duì)軍用無(wú)人直升機(jī)還有威協(xié)分析；現(xiàn)有裝備存在的缺陷或不足；技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性分析；提出戰(zhàn)術(shù)技術(shù)（使用技術(shù)）要求；做出風(fēng)險(xiǎn)分析；明確研制計(jì)劃與周期。技術(shù)要求的論證：82小型無(wú)人直升機(jī)smallunmannedhelicopter

一、定義：1、概述2、任務(wù)應(yīng)能完成的任務(wù)：基本任務(wù)和輔助任務(wù)二、特性：1、性能特性（1）基本特性（2）停車(chē)性能（3）機(jī)動(dòng)性（4）操縱性和穩(wěn)定性（5）空氣動(dòng)力學(xué)特性1.1.2(無(wú)人直升機(jī)技術(shù)要求)小型無(wú)人直升機(jī)smallunmannedhelicopt832、設(shè)計(jì)特性（1）重量（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3、可靠性4、維護(hù)性5、可用率6、環(huán)境條件7、殘存性和易損性8、使用壽命三、設(shè)計(jì)與構(gòu)造：1、材料性質(zhì)2、殘存性3、標(biāo)準(zhǔn)件和材料四、各功能區(qū)的特點(diǎn)：1、機(jī)體2、起落裝置3、動(dòng)力系統(tǒng)4、儀表和導(dǎo)航設(shè)備5、航空電子設(shè)備6、直升機(jī)地面移動(dòng)7、貨物運(yùn)輸2、設(shè)計(jì)特性四、各功能區(qū)的特點(diǎn)：841.1.3特殊要求舉例撞擊部位撞擊次數(shù)%旋翼槳葉62052.5旋翼軸161.4尾槳14812.5尾梁211.8風(fēng)擋玻璃484.0機(jī)頭534.5起落架282.4機(jī)翼20.2其他部位151.3不詳23119.5總計(jì)1182100表2-2直升機(jī)被撞部位統(tǒng)計(jì)1.1.3特殊要求舉例撞擊部位撞擊次數(shù)%旋翼槳葉6205851.2設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)定型

設(shè)計(jì)規(guī)范：1、無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范是在無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中逐步形成的，它是無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)和使用實(shí)踐的積累和總結(jié)2、它是設(shè)計(jì)過(guò)程中必須遵循的指令性文件，也是直升機(jī)設(shè)計(jì)定型或生產(chǎn)定型、驗(yàn)收的依據(jù)3、內(nèi)容包括設(shè)計(jì)情況、安全系數(shù)、過(guò)載、重量、重心、飛行載荷、著陸載荷、強(qiáng)度和剛度、動(dòng)力學(xué)特性、配平特性、操縱性和穩(wěn)定性、飛行品質(zhì)、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)等4、它是通用性文件，在具體型號(hào)設(shè)計(jì)要適當(dāng)剪裁，形成型號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范，并作為型號(hào)驗(yàn)收的依據(jù)1.2設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)定型設(shè)計(jì)規(guī)范：86設(shè)計(jì)定型：無(wú)人直升機(jī)的設(shè)計(jì)定型由專(zhuān)門(mén)組織的定型委員會(huì)依據(jù)研制總要求和設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)新機(jī)研制全過(guò)程進(jìn)行審查、考核和驗(yàn)收，通過(guò)后頒發(fā)定型證書(shū)；生產(chǎn)定型：經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)定型或技術(shù)鑒定后的無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)，新產(chǎn)品生產(chǎn)還可能會(huì)有一定的更改，特別是工藝改進(jìn)，改進(jìn)后的無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入小批量生產(chǎn)。首批生成的無(wú)人直升機(jī)，經(jīng)檢驗(yàn)、試飛、工藝質(zhì)量審查、確認(rèn)其符合批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠后，生產(chǎn)定型，轉(zhuǎn)入批生產(chǎn)。

設(shè)計(jì)定型：871.3評(píng)價(jià)無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的有效性準(zhǔn)則為了對(duì)無(wú)人直升機(jī)總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)選，需要有一個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則；一般最通用、最普遍或最廣義的有效性準(zhǔn)則就是這種直升機(jī)所完成的有效功與為研制和使用該直升機(jī)所花費(fèi)的總費(fèi)用之比——效費(fèi)比。當(dāng)一個(gè)總體方案能滿(mǎn)足戰(zhàn)術(shù)（使用）技術(shù)要求時(shí)，則認(rèn)為這個(gè)方案是可行的，但它不一定是最優(yōu)方案。對(duì)有效性準(zhǔn)則的一般要求：盡可能全面地反映對(duì)直升機(jī)提出的各種要求；可以進(jìn)行定量分析；簡(jiǎn)單明了，易于在研制階段運(yùn)用。1.3評(píng)價(jià)無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)方案的有效性準(zhǔn)則為了對(duì)無(wú)88第一級(jí)包括功能有效性準(zhǔn)則，生產(chǎn)有效性準(zhǔn)則和使用有效性準(zhǔn)則。從完成基本任務(wù)的有效程度及其技術(shù)完善程度出發(fā)進(jìn)行評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則是功能有效性準(zhǔn)則；（生產(chǎn)率、重量效率、任務(wù)效能）從結(jié)構(gòu)工藝性和生產(chǎn)條件出發(fā)進(jìn)行評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則是生產(chǎn)有效性準(zhǔn)則；（勞動(dòng)量、材料利用系數(shù)等）從使用品質(zhì)觀(guān)點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則是使用有效性準(zhǔn)則。（技術(shù)維護(hù)工時(shí)比、每小時(shí)技術(shù)維護(hù)工作量）第二級(jí)是從經(jīng)濟(jì)性觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，評(píng)價(jià)一架直升機(jī)在使用時(shí)的經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則。（全壽命周期費(fèi)用、效-費(fèi)比）第三級(jí)是從經(jīng)濟(jì)學(xué)觀(guān)點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)一種機(jī)型在完成一定國(guó)民經(jīng)濟(jì)任務(wù)時(shí)的經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則，它是最高一級(jí)的準(zhǔn)則。通常評(píng)價(jià)準(zhǔn)則分為三個(gè)層次（三級(jí)）：第一級(jí)包括功能有效性準(zhǔn)則，生產(chǎn)有效性準(zhǔn)則和使用有效性準(zhǔn)則。通89無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用構(gòu)成與概念：*無(wú)人直升機(jī)項(xiàng)目的全壽命期是指從項(xiàng)目需求調(diào)查、項(xiàng)目可行性論證、方案論證、生產(chǎn)制造、使用和產(chǎn)品支援以及到壽命后報(bào)廢處置整個(gè)從項(xiàng)目產(chǎn)生到終結(jié)的全過(guò)程。*無(wú)人直升機(jī)項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)各階段發(fā)生的費(fèi)用(LCC)總和，稱(chēng)為無(wú)人直升機(jī)項(xiàng)目的全壽命周期費(fèi)用。有四個(gè)部分組成：論證、研制、試驗(yàn)和鑒定費(fèi)用CRDTE生產(chǎn)采購(gòu)費(fèi)用CACQ包括制造費(fèi)用CMAN制造商利潤(rùn)C(jī)PRO使用費(fèi)用COPS用戶(hù)在使用期間發(fā)生的費(fèi)用處置費(fèi)用CDISP無(wú)人直升機(jī)報(bào)廢后的處置費(fèi)用 LCC=CRDTE+CMAN+CPRO+COPS+CDISP無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用構(gòu)成與概念：*無(wú)人直升機(jī)項(xiàng)目的全壽90無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用分析的目的：LCC分析是一種對(duì)資源分配進(jìn)行決策的系統(tǒng)分析方法，主要用于評(píng)價(jià)不同備選無(wú)人直升機(jī)方案、備選生產(chǎn)流程、備選保障方式。主要目的是：1、長(zhǎng)期計(jì)劃，也就是合理分配軍費(fèi)以及主要武器系統(tǒng)的投資2、根據(jù)實(shí)力輕重緩急安排項(xiàng)目3、某一項(xiàng)目的投標(biāo)方案選擇4、對(duì)正在實(shí)施的無(wú)人直升機(jī)項(xiàng)目進(jìn)行控制5、在無(wú)人直升機(jī)使用保障階段，對(duì)各種后勤方案進(jìn)行比較6、更換新的無(wú)人機(jī)及設(shè)備，研制新無(wú)人機(jī)無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用分析的目的：LCC分析是一種對(duì)資源91無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用分析的程序：LCC分析程序因不同的應(yīng)用情況而變化，通常采用全壽命費(fèi)用分析模型來(lái)估算和比較各種備選方案。對(duì)于具體的無(wú)人直升機(jī)要做專(zhuān)門(mén)具體的分析，以便適合于要解決的問(wèn)題，全壽命費(fèi)用分析的過(guò)程是反復(fù)進(jìn)行的，分析技術(shù)可以應(yīng)用于全壽命周期的任意階段。無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用分析的程序：LCC分析程序因不同的92無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)效費(fèi)設(shè)計(jì)：費(fèi)用效能權(quán)衡分析應(yīng)當(dāng)是所有武器裝備研制中的一個(gè)固有組成部分，他的目的是對(duì)不同的研制方案進(jìn)行分析，比較，從中選擇出費(fèi)用效能最好的設(shè)計(jì)方案，防止設(shè)計(jì)人員根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)一開(kāi)始就進(jìn)行單方案設(shè)計(jì)的傾向，可以避免設(shè)計(jì)人員單方面追求性能而忽略系統(tǒng)效能，或者注意了效能忽視了全壽命周期費(fèi)用。效費(fèi)權(quán)衡分析的前提是：1、必須存在兩種以上的方案2、有明確的任務(wù)和目標(biāo)3、有可供使用的、合理的效能模型和費(fèi)用模型4、供權(quán)衡分析用的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)基本可信無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)效費(fèi)設(shè)計(jì)：費(fèi)用效能權(quán)衡分析應(yīng)當(dāng)是所有武器裝備研93效能定義：指該武器裝備完成預(yù)定作戰(zhàn)任務(wù)能力的大小。

無(wú)人直升機(jī)的效能無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)效能應(yīng)包括任務(wù)能力、可用度、可靠度、保障度四個(gè)方面。E=C×A×D×S式中：E——效能；C——任務(wù)能力；A——可用度；D——可靠度；S——保障度。效能無(wú)人直升機(jī)的效能無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)效能應(yīng)包括任務(wù)能941、可比性2、綜合性3、局限性效能評(píng)估方法指數(shù)法評(píng)估使用效能被廣泛采用，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。例：無(wú)人直升機(jī)任務(wù)效能

C=lnB+ln(1+A1)+ln(1+A2)+ln(1+A3)+ln(1+A4)式中：B——機(jī)動(dòng)性指數(shù)；

A1——武器性能指數(shù)；

A2——探測(cè)設(shè)備性能指數(shù)；

A3——電子對(duì)抗設(shè)備性能指數(shù)；

A4——生存能力指數(shù)效能評(píng)估的特點(diǎn)1、可比性效能評(píng)估的特點(diǎn)95無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)效費(fèi)分析的基本程序：確定任務(wù)和目標(biāo)系統(tǒng)描述建立假設(shè)，給定效能和費(fèi)用的約束條件效能分析擬定系統(tǒng)備選方案全壽命費(fèi)用分析建立決策準(zhǔn)則集者決策空間分析風(fēng)險(xiǎn)和不確定性評(píng)價(jià)與反饋輸出結(jié)果權(quán)衡備選方案無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)效費(fèi)分析的基本程序：確定任務(wù)和目標(biāo)系統(tǒng)描述建立96根據(jù)前面的分析可見(jiàn)，單從費(fèi)用角度看，費(fèi)用越低越好，得出無(wú)人直升機(jī)越簡(jiǎn)單越好。從效能角度看，效能越高越好，得出無(wú)人直升機(jī)越先進(jìn)越復(fù)雜越好的結(jié)論。因此二者明顯具有片面性，因?yàn)闊o(wú)人直升機(jī)越簡(jiǎn)單，效能越低，失去了實(shí)際意義。無(wú)人直升機(jī)效能越高，費(fèi)用急劇增加，造成經(jīng)費(fèi)的不必要浪費(fèi)，影響部隊(duì)的整體優(yōu)化配置。因此必須從無(wú)人直升機(jī)全壽命周期費(fèi)用和效能兩個(gè)方面考慮問(wèn)題，因此引入效費(fèi)比的概念：?jiǎn)挝粺o(wú)人直升機(jī)全壽命周期費(fèi)用所獲得的無(wú)人直升機(jī)效能無(wú)人直升機(jī)效費(fèi)比M=EALCC根據(jù)前面的分析可見(jiàn)，單從費(fèi)用角度看，費(fèi)用越低越好，得出無(wú)人直971、效能不變，降低費(fèi)用2、費(fèi)用不變，提高效能3、提高效能，降低費(fèi)用4、顯著提高效能，費(fèi)用略有增加5、費(fèi)用顯著降低、效能略有下降不同情況下需要采取不同的途徑提高無(wú)人直升機(jī)的效費(fèi)比提高無(wú)人直升機(jī)效費(fèi)比途徑M=EALCC1、效能不變，降低費(fèi)用提高無(wú)人直升機(jī)效費(fèi)比途徑M=EALCC98主要考慮以下內(nèi)容：該型號(hào)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景，技術(shù)效果和生產(chǎn)率；新機(jī)設(shè)計(jì)、制造和投入使用的周期；工業(yè)生產(chǎn)的可能性，技術(shù)和生產(chǎn)工藝發(fā)展的遠(yuǎn)景；新機(jī)生產(chǎn)規(guī)模和勞動(dòng)量；進(jìn)一步改進(jìn)結(jié)構(gòu)后所能達(dá)到的水平和發(fā)展趨勢(shì)；結(jié)構(gòu)材料的資源和遠(yuǎn)景；提供給工業(yè)部門(mén)的物力和人力的合理使用；技術(shù)裝備使用條件和新機(jī)應(yīng)用等方面的水平和發(fā)展遠(yuǎn)景；在技術(shù)使用范圍內(nèi)物力和人力資源的合理使用等。直升機(jī)使用的國(guó)民經(jīng)濟(jì)有效性主要考慮以下內(nèi)容：直升機(jī)使用的國(guó)民經(jīng)濟(jì)有效性99二、無(wú)人直升機(jī)型式分析與選擇二、無(wú)人直升機(jī)型式分析與選擇100直升機(jī)型式按以下原則分為三類(lèi)：1、按平衡旋翼反扭矩的不同方式分為：?jiǎn)涡韼矘?、縱列式雙旋翼、橫列式雙旋翼、共軸式雙旋翼直升機(jī)等。2、按驅(qū)動(dòng)旋翼的不同方式分為：機(jī)械驅(qū)動(dòng)式、噴氣驅(qū)動(dòng)式直升機(jī)。3、按提供升力和拉力的不同方式分為：正常型式、帶翼式和復(fù)合直升機(jī)等。直升機(jī)構(gòu)型：直升機(jī)型式和不同總體布局方案的總稱(chēng)。直升機(jī)型式按以下原則分為三類(lèi)：101圖3-1不同型式的直升機(jī)簡(jiǎn)圖圖3-1不同型式的直升機(jī)簡(jiǎn)圖1022.1機(jī)械驅(qū)動(dòng)正常型式直升機(jī)一、單旋翼帶尾槳式直升機(jī)特點(diǎn)：只有一付旋翼，依靠尾槳來(lái)平衡旋翼反扭矩優(yōu)點(diǎn)：1、技術(shù)成熟；2、結(jié)構(gòu)、操縱簡(jiǎn)單；3、單機(jī)價(jià)格和使用成本較低缺點(diǎn)：1、尾槳和尾傳動(dòng)系統(tǒng)事故率高;2、尾槳消耗的功率達(dá)到7～10%；3、危及安全；4、振動(dòng)、噪聲源改進(jìn)措施：1、采用涵道尾槳、無(wú)尾槳系統(tǒng)；2、采用雙旋翼直升機(jī)2.1機(jī)械驅(qū)動(dòng)正常型式直升機(jī)一、單旋翼帶尾槳式直升機(jī)特點(diǎn)：103二、縱列式雙旋翼直升機(jī)特點(diǎn)：兩副旋翼沿機(jī)體縱軸前后排列，其旋轉(zhuǎn)方向相反，使反扭矩相互平衡由于大直徑旋翼可能帶來(lái)一系列問(wèn)題，所以對(duì)重型直升機(jī)希望用兩個(gè)小旋翼代替一個(gè)大旋翼，又可不帶尾槳。1、從重量方面與單旋翼直升機(jī)比較：1）主減速器（假設(shè)G、p、ΩR和發(fā)動(dòng)機(jī)均相同）

單旋翼直升機(jī)：傳動(dòng)比：式中:n2為旋翼轉(zhuǎn)速CH-47二、縱列式雙旋翼直升機(jī)特點(diǎn)：兩副旋翼沿機(jī)體縱軸前后排列，其旋104主減速器重量：縱列式直升機(jī)：傳動(dòng)比：主減速器重量：所以或2）旋翼重量也可得到同樣結(jié)論：3）結(jié)構(gòu)重量單旋翼：尾梁＋斜梁＋尾槳傳動(dòng)系統(tǒng)＋尾槳縱列式：后旋翼塔＋協(xié)調(diào)軸＋中間減速器＋復(fù)雜的操縱系統(tǒng)主減速器重量：2）旋翼重量也可得到同樣結(jié)論：3）結(jié)構(gòu)重量1051）對(duì)于重型直升機(jī)（G在7000～8000千克以上），主減速器及旋翼重量所占比例較大，采用縱列式可以減少這些部件的重量，從而可降低結(jié)構(gòu)重量；2）對(duì)于輕型直升機(jī)，旋翼及主減速器的相對(duì)重量不會(huì)很大，對(duì)結(jié)構(gòu)重量的影響不會(huì)很大，而且操縱系統(tǒng)重量的增加還會(huì)起一些抵消作用，因此，效果不顯著；3）縱列式直升機(jī)突出的優(yōu)點(diǎn)是其容許的重心變化范圍較大。重量結(jié)論：1）對(duì)于重型直升機(jī)（G在7000～8000千克以上），主減速1062、從氣動(dòng)方面與單旋翼直升機(jī)比較條件：設(shè)計(jì)參數(shù)相同，總重相同1）由于縱列式直升機(jī)前飛時(shí)前旋翼對(duì)后旋翼存在氣動(dòng)干擾，使其誘導(dǎo)功率和單旋翼直升機(jī)有很顯著的不同；誘導(dǎo)功率：前旋翼誘導(dǎo)功率：后旋翼誘導(dǎo)功率：總誘導(dǎo)功率：所以，縱列式直升機(jī)比單旋翼式直升機(jī)增加了一個(gè)附加誘導(dǎo)功率，其大小決定于干擾系數(shù)圖3-2縱列式直升機(jī)前旋翼對(duì)后旋翼的干擾作用2、從氣動(dòng)方面與單旋翼直升機(jī)比較誘導(dǎo)功率：前旋翼誘導(dǎo)功率：所107圖3-3,υ1，隨飛行速度V的變化情況圖3-4縱列式與單旋翼式直升機(jī)誘導(dǎo)功率的比較2）除了誘導(dǎo)功率以外，旋翼的需用功率的其它部分基本相同圖3-3,υ1，隨飛行速度V的變化情況圖31083）除旋翼功率外，還有其它功率損失單旋翼直升機(jī)：尾槳功率損失，懸停最大縱列式直升機(jī)：①懸停時(shí)兩旋翼有干擾，干擾會(huì)引起附加功率損失，干擾大小決定于兩旋翼間的距離。②機(jī)身垂直阻力大圖3-5縱列式與單旋翼式直升機(jī)需用功率的比較圖3-6假想機(jī)懸停時(shí)需用功率比較3）除旋翼功率外，還有其它功率損失圖3-5縱列式與單旋翼109圖3-7假想機(jī)前飛時(shí)需用功率比較圖3-9假想機(jī)巡航速度特性比較圖3-10假想機(jī)使用升限比較結(jié)論：1）縱列式適用于重型直升機(jī)2）縱列式直升機(jī)飛行力學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題更復(fù)雜圖3-8假想機(jī)有效載荷和航程性能比較圖3-7假想機(jī)前飛時(shí)需用功率比較圖3-9假想機(jī)巡航速110三、橫列式直升機(jī)與單旋翼和縱列式比較：1）懸停狀態(tài)和垂直飛行狀態(tài)，橫列式機(jī)身和機(jī)翼對(duì)旋翼的氣動(dòng)干擾大2）前飛時(shí)兩旋翼存在氣動(dòng)干擾，與旋翼旋轉(zhuǎn)方向和旋翼間距有關(guān)3）動(dòng)力學(xué)問(wèn)題復(fù)雜特點(diǎn)：兩副旋翼及其動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)沿機(jī)體橫軸排列，旋轉(zhuǎn)方向相反米－12三、橫列式直升機(jī)與單旋翼和縱列式比較：特點(diǎn)：兩副旋翼及其動(dòng)力111四、共軸式雙旋翼直升機(jī)圖3-13單旋翼式和共軸式效率比較

Ka-50加拿大：Guardian俄羅斯：ka-137美國(guó)：QH-50

四、共軸式雙旋翼直升機(jī)圖3-13單旋翼式和共軸式效率比較112圖3-14直升機(jī)效率與拉力系數(shù)的關(guān)系

圖3-15共軸式旋翼相互誘導(dǎo)系數(shù)

圖3-16幾種直升機(jī)尺寸比較

特點(diǎn)：兩副旋翼上下共軸安放，反向旋轉(zhuǎn)，使反扭矩相互平衡優(yōu)點(diǎn)：1）懸停效率高；2）縱向尺寸??；3）氣動(dòng)力分布對(duì)稱(chēng)，操縱效率高。缺點(diǎn)：1）前飛時(shí)有氣動(dòng)干擾損失；2）傳動(dòng)、操縱系統(tǒng)復(fù)雜。圖3-14直升機(jī)效率與拉力系數(shù)的關(guān)系圖3-15共軸1132.2噴氣驅(qū)動(dòng)正常型式直升機(jī)兩種類(lèi)型：1、槳尖發(fā)動(dòng)機(jī)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；有沖壓式、脈沖式或渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕

缺點(diǎn)：?jiǎn)挝缓挠吐蚀?、壓氣機(jī)式（槳尖供氣式）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（冷噴氣）

優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝缓挠吐实停鋰姎?/p>

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低結(jié)論：1、噴氣驅(qū)動(dòng)型式在輕型直升機(jī)上采用不一定合理。2、噴氣驅(qū)動(dòng)型式只適合于航程或續(xù)航時(shí)間較短的情況。2.2噴氣驅(qū)動(dòng)正常型式直升機(jī)兩種類(lèi)型：2、壓氣機(jī)式（槳尖供1142.3有翼式直升機(jī)及復(fù)合式直升機(jī)目的：提高直升機(jī)的飛行速度正常型式直升機(jī)最大飛行速度受三方面限制：1）局部激波2）氣流分離3）槳盤(pán)前傾有翼式直升機(jī)：特點(diǎn)：在正常型式直升機(jī)上安裝輔助機(jī)翼。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)翼提供了一部分所需升力，從而減輕了旋翼的載荷，提高直升機(jī)飛行速度局限性：1）增加了結(jié)構(gòu)重量；2）垂直阻力增加；3）槳盤(pán)前傾大。圖3－21大速度飛行時(shí)正常型式和有翼式直升機(jī)槳盤(pán)前傾的比較2.3有翼式直升機(jī)及復(fù)合式直升機(jī)目的：提高直升機(jī)的飛行速度115圖3-21復(fù)合式直升機(jī)水平飛行時(shí)力的作用（旋翼自轉(zhuǎn)）圖3-22幾種型式直升機(jī)平飛速度包線(xiàn)（功率限制）比較

特點(diǎn)：不僅有機(jī)翼，還有推進(jìn)裝置優(yōu)點(diǎn)：1）前飛拉力由推進(jìn)裝置提供，槳盤(pán)前傾問(wèn)題解決；2）氣動(dòng)效率提高。缺點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)重量增加2）仍然存在氣流分離（反流區(qū)擴(kuò)大）結(jié)論：1、兩種型式都只適合于飛行速度要求較大的情況。2、兩種型式更適合航程要求較大的情況。復(fù)合式直升機(jī)：圖3-21復(fù)合式直升機(jī)水平飛行時(shí)力的作用（旋翼自轉(zhuǎn)）圖31162.4傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器圖3-24V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)和旋翼傾轉(zhuǎn)過(guò)程特點(diǎn)：1）將直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和固定翼飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)；2）旋翼可在90°范圍內(nèi)傾轉(zhuǎn)速度可達(dá)到：500km/h以上航程達(dá)到：3000km常規(guī)直升機(jī)的最大飛行速度一般難以突破370km/h2.4傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器圖3-24V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)和旋翼1172.5直升機(jī)型式選擇1、任何一種型式的出現(xiàn)都主要是為了解決某一方面的問(wèn)題，滿(mǎn)足某種需要；2、噴氣驅(qū)動(dòng)、復(fù)合式、傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)等都還在探索、試驗(yàn)階段；3、單槳式直升機(jī)仍然是主流；4、型式選擇與經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。2.5直升機(jī)型式選擇1、任何一種型式的出現(xiàn)都主要是為了解118三、直升機(jī)主要參數(shù)分析與選擇三、直升機(jī)主要參數(shù)分析與選擇119直升機(jī)主要參數(shù)——總體參數(shù)，是總體方案的設(shè)計(jì)變量，對(duì)方案有著決定性的影響。主要包括：直升機(jī)總重G、槳盤(pán)載荷p、功率載荷q、旋翼實(shí)度和槳尖速度ΩR等1）槳盤(pán)載荷p旋翼的拉力（近似等于G）與旋翼槳盤(pán)面積之比2）功率載荷qP和q值可定義為：（1）（2）（3）（4）3.1概述直升機(jī)主要參數(shù)——總體參數(shù)，是總體方案的設(shè)計(jì)變量，對(duì)方案有著120由（3）和（4）得到：圖4-1槳盤(pán)載荷對(duì)功率載荷的影響其中：（5）（6）由（3）和（4）得到：圖4-1槳盤(pán)載荷對(duì)功率載荷的影響其1213）旋翼實(shí)度對(duì)于矩形槳葉4）槳尖速度ΩR

R確定后，槳尖速度決定旋翼軸轉(zhuǎn)速n（7）3）旋翼實(shí)度對(duì)于矩形槳葉4）槳尖速度ΩRR確定后，槳尖速度1223.2直升機(jī)主要參數(shù)對(duì)需用功率的影響引入兩個(gè)參數(shù)：槳葉載荷全機(jī)單位廢阻以單旋翼式直升機(jī)為例，由《直升機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)》可以得出旋翼單位需用功率（千瓦/牛）的近似表達(dá)式：1、懸停情況（8）2、前飛情況

當(dāng)，且假定其中/ΩR為槳盤(pán)處氣流合速度的相對(duì)值，/ΩR為前飛速度的相對(duì)值，/ΩR為槳盤(pán)處等效軸向誘導(dǎo)速度的相對(duì)值。

3.2直升機(jī)主要參數(shù)對(duì)需用功率的影響引入兩個(gè)參數(shù)：123——單位型阻功率；——單位誘導(dǎo)功率；——單位廢阻功率。（千瓦/牛）

（9）而kp，kT，J，κ等系數(shù)的定義與直升機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)中相同?？梢钥闯觯?/p>

1）單位誘導(dǎo)功率僅受槳盤(pán)載荷p的影響，與其他參數(shù)無(wú)關(guān)。p增加時(shí)單位誘導(dǎo)功率也增加。當(dāng)飛行速度V0增加時(shí)單位誘導(dǎo)功率迅速減小。隨著飛行高度增加，空氣相對(duì)密度Δ減小，單位誘導(dǎo)功率也會(huì)增加。2）單位型阻功率，決定于諸多主要參數(shù)，而這些參數(shù)的影響則比較復(fù)雜。

其中——單位型阻功率；（千瓦/牛）（9）而kp，kT，J，124對(duì)于一定的翼型，在一定的Cy下，阻升比最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的Cy記作Cyopt。假如Cy7正好等于Cyopt，槳葉載荷恰好等于式（11）所確定的pbopt，此時(shí)阻升比達(dá)到最小值（）min

（1）垂直飛行單位型阻功率決定于槳葉特征剖面處（r=0.7R）的阻升比及槳尖速度ΩR。阻升比決定于翼型升力系數(shù)Cy7(10)圖2Cx/Cy及Cx和Cy的關(guān)系（11）對(duì)于一定的翼型，在一定的Cy下，阻升比最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的125（2）前飛狀態(tài)1）直升機(jī)達(dá)到一定前飛速度時(shí)，后行槳葉槳尖迎角超過(guò)了翼型臨界迎角時(shí)，就開(kāi)始出現(xiàn)氣流分離。一旦出現(xiàn)氣流分離式（10）就不再適用了。隨著氣流分離的出現(xiàn)及擴(kuò)展，由于分離區(qū)翼型阻力系數(shù)的急劇加大，型阻功率就會(huì)很快增加。

圖3氣流分離限制圖4Cx與M數(shù)的關(guān)系2）在前飛時(shí)還必須考慮局部激波對(duì)單位型阻功率的影響。假如前行槳葉槳尖的M數(shù)超過(guò)了臨界值Mc，由于激波的出現(xiàn)，翼型阻力系數(shù)Cx就會(huì)急劇加大前行槳葉槳尖M數(shù)可用下式表示：(12)（2）前飛狀態(tài)1）直升機(jī)達(dá)到一定前飛速度時(shí)，后行槳葉槳尖126主要結(jié)論：1）隨著直升機(jī)飛行速度的增加，誘導(dǎo)功率不斷減小，廢阻功率迅速增加。而由于kp的變化，型阻功率略有增加。2）槳盤(pán)載荷p只影響單位誘導(dǎo)功率。圖5典型旋翼單位需用功率曲線(xiàn)圖6槳盤(pán)載荷p對(duì)需用功率的影響主要結(jié)論：1）隨著直升機(jī)飛行速度的增加，誘導(dǎo)功率不斷減小，廢1273）全機(jī)單位廢阻僅對(duì)飛行速度較大時(shí)的總需用功率有較大的影響。

4）單位型阻功率主要決定于槳尖速度ΩR及槳葉載荷pb，它在整個(gè)飛行范圍內(nèi)都占有一定的比重。圖7單位廢阻對(duì)需用功率的影響圖8氣流分離對(duì)需用功率的影響3）全機(jī)單位廢阻僅對(duì)飛行速度較大時(shí)的總需用功率有較大1283.3直升機(jī)主要參數(shù)對(duì)飛行性能的影響

分析直升機(jī)主要參數(shù)與懸停升限、垂直爬行速度、使用升限、最大爬升速度、最小自轉(zhuǎn)下滑速度、最大續(xù)航時(shí)間、最大航程和最大飛行速度等性能的關(guān)系。一、懸停升限HH，垂直爬升速度Vyv

隨著懸停高度的增加，單位需用功率也會(huì)增加。但是發(fā)動(dòng)機(jī)可用功率Ne卻隨著高度增加而下降。到了某一高度，可用功率等于需用功率，這就是直升機(jī)的理論懸停升限，用HH表示3.3直升機(jī)主要參數(shù)對(duì)飛行性能的影響分析直升機(jī)129

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出軸功率比直升機(jī)懸停需用功率大時(shí)，就有一部分剩余功率，于是有可能用作垂直上升飛行。式中ζ——功率利用系數(shù)；——海平面發(fā)動(dòng)機(jī)單位額定功率；

Ae——發(fā)動(dòng)機(jī)的高度特性系數(shù)，在海平面上為1。圖10懸停升限的確定圖11對(duì)懸停升限的影響(13)或當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出軸功率比直升機(jī)懸停需用功率大時(shí)，就有一部130二、使用升限Hs，最大爬升速度