图——空客去年在巴黎航展秀出的有翼式新型直升机概念
对专业理论兴趣不大的读者朋友，可以直接到文末看结论！
1、 为什么要要给直升机装上翅膀（机翼）
我先用一句话概括：有翼式直升机及复合式直升机的出现是为了提高直升机的飞行速度，改善大速度飞行时的空气动力性能。
## 下面是详细理论说明：
提高正常型式直升机的最大飞行速度——Vmax——主要受到三方面的限制：局部激波（前行侧桨尖）、气流分离（后行侧反流区）及桨盘前倾（功率限制），其中桨盘前倾对提高飞行速度的限制更为严重。
目前，正常型式直升机的最大飞行速度难以超过370km/h。另外，在Vmax要求较大的情况下，为了避免出现局部激波，旋翼旋转速度不能很大，相应于Vmax的最大旋翼前进比（来流速度和旋翼桨尖速度的比值）就相当大。
为了避免出现气流分离，必须使旋翼桨叶平均升力系数较小一些（桨叶载荷就因此必须取得小一些），也就是说，阻升比（桨叶微段气动阻力和升力的比值）必然较大，结果单位型阻功率（为克服桨叶微段的气动阻力所需用的功率）也就会很大。这样，为了保证较大的飞行速度，旋翼的效率必然降低，要求最大飞行速度越大，这个问题就越突出采用有翼式直升机（在正常式直升机上安装辅助机翼——一般都很短，因为大的机翼对直升机的悬停和低速机动性能影响巨大）可以部分地解决上述问题。在飞行速度较大时，有翼式直升机的机翼也提供了一部分升力，从而减轻了旋翼的载荷（旋翼拉力因而可以卸载）。
和正常型式直升机相比较，在最大飞行速度和旋翼转速相同的情况，有翼式直升机旋翼的桨叶载荷就可以选得大一些，而在最大飞行速度时的平均升力系数仍然可以保持较小的数值，不致于出现气流分离。
这样，一方面降低了悬停及低速飞行时的型阻功率，另一方面大速度飞行时气动效率较高的机翼参与提供升力，整个直升机的需用功率也会有所降低。
2、 装了机翼会有哪些问题？怎么解决？
## 有翼式直升机也有其缺陷及局限性
由于附加了机翼，直升机的结构重量会有所增加。
在垂直飞行状态，机翼产生较大的垂直阻力，从而引起附加的功率损失。
更为严重的问题是在大速度飞行时有翼直升机桨盘的前倾要更大。因为在大速度飞行时由于机翼的卸荷作用使旋翼所需提供的升力减少，但由于机翼产生附加阻力，旋翼的水平拉力就需更大，这样桨盘的前倾就必须加大。
因此，有翼式直升机可能达到的最大飞行速度不见得会比正常型式直升机大多少。（但是多少还是要大一些，对于前飞速度难以突破的在役直升机，这一点提升还是很有用的）
目前，采用这种型式往往是用来提高现有正常式直升机的最大飞行速度。假如一架现有直升机的最大飞行速度主要受气流分离限制，那么，只要安装一个尺寸不大的机翼，直升机的基本部分不需要做太大的改动，就可以推迟气流分离的出现，从而提高最大飞行速度。当然这样做的前提是桨盘前倾的增加尚在容许范围之内。此外，原有直升机的重量效率及垂直飞行性能会有所降低。
图——重型直升机米-6加上了机翼以后，创造了当时的飞行速度世界纪录
## 复合式直升机——新一代旋翼飞行器
总之，要使直升机的最大飞行速度能大大提高，仅仅加上一个机翼是不够的，还必须
设法部分或全部地解决旋翼提供水平拉力的作用，这样就出现了所谓复合式直升机。它
不仅带有机翼，还有推进装置，如拉力螺旋桨或喷气推力。
图——加装机翼的CarterCopter 自转旋翼机
在飞行速度较大时，直升机所需的水平拉力可以全部由推进装置提供，旋翼桨盘也就不需前倾，甚至可以在自转状态下工作而略为后倾。显然，对于复合式直升机，桨盘前倾对Vmax的限制就不再存在了，其飞行速度将比正常型式直升机及有翼式直升机大大提高，这一技术也被用在高速型自转旋翼机上，取得了显著的成果，当然其中还涉及Slowed-Rotor【降速旋翼】的技术（内容庞杂，下次开文细讲），这也是我在研的课题之一。
此外，由于机翼的存在，在大速度飞行时直升机的气动效率也比较高，这一点与有翼式直升机相同。
图——直升机反流区（左侧）
由于旋翼的存在，复合式直升机飞行速度的提高仍然受到限制。Vmax很大时为了避
免局部激波的出现，旋翼转速不能很大，而前进比就会很大。随着前进比的增加，旋翼反流区也不断扩大，当前进比大于1时，后行桨叶几乎全部处在反流区中。这样，旋翼就在极其恶劣的气动环境下工作。
图——前欧洲直升机公司（已被空客收购）的X-3创下了非官方的最大直升机飞行速度记录——472千米时
目前看来，复合式直升机的最大速度也难以超过500km/h~550km/h和正常式直升机相比，由于附加了机翼及推进装置等部分，增加了复合式直升机的结构重量。当然，在垂直飞行状态下机翼的垂直阻力也会引起附加的功率损失。
3、 小小总结一下
上文所述的内容，可以总结为以下几个点：
（1）无论有翼式或复合式，都只适合于飞行速度要求较大的情况。只有在较大的最大飞行速度情况下，才有可能用较小尺寸的机翼提供较大的升力。这样才可能比较明显地改进直升机的气动效率而不致于在重量效率及垂直飞行性能上损失过大。假如飞行速度要求很大（370km/h以上）就只有复合式直升机才能实现。
（2）上述两种型式的直升机更适合于航程要求较大的情况。尽管这两种型式的直升机在重量效率上往往有所损失，但是，由于大速度飞行时这两种型式直升机的气动效率提高了（单位需用功率降低），因而相对燃油重量会有所降低，航程越大就越显著。因此，就有效载荷在总重中所占比例而言，航程越大，采用有翼式及复合式就越有利。此外，只有在航程较大的情况下，提高直升机的飞行速度才能显著地提高直升机运输的平均速度，从而提高单位运输率。
（3）除了给直升机装翅膀，还有哪些方式能让直升机获得更大的飞行速度呢？其一：刚性共轴双旋翼复合式旋翼飞行器；其二：倾转旋翼飞行器。前者不仅能获得更大的前飞速度（理论最高可超过600千米时），同时还具备了与直升机相同的悬停性能，从目前来看是取代现役直升机的最佳选择；后者具备基本的悬停和低速机动能力，同时具备与螺旋桨飞机一般的前飞速度，可超过800千米时，能大大提升任务半径和作战面积，可以说是未来多用途垂直起降飞行器的首要考虑对象。两者市场需求都很大，前景广阔，和有翼式复合直升机形成了直接的竞争，如对这两种机型感兴趣，可翻阅我以前的文章，后续我还会继续对两者进行更详细的介绍。
图——刚性共轴双旋翼，西科斯基&波音联合研制的SB>1 挑衅者
图——贝尔最新倾转旋翼飞行器 V-280 勇气
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