图——贝尔最新倾转旋翼机 V-280 勇气 总装下线
今天这篇的内容都是干货（没法直接跳过正文专业理论只看结论啦），对直升机设计有兴趣的小伙伴认真看看正文吧，虽然专业概念多了些，但是很实用！
后面我会响应读者要求，尽快出几期文章专门讲讲直升机专业名词，以免诸君看文章时候被名词弄混淆。
下面是正篇。
直升机气动布局导言
图——典型直升机气动部件示意图
直升机的气动布局是指直升机气动外形、各部件的外形、参数及相互位置的确定，其目的是使直升机具有所要求的空气动力性能一飞行性能及撰纵性、稳定性。因此，以前所讨论的型式选择及设计参数选择也应包括于其中。
气动布局和总体布置都是直升机总体布局的工作内容，这两方面工作是不可分的。气动布局要通过总体布局才能体现，也就是说，进行气动布局时必须考虑到总体布局的可能性，进行总体布局时又必须满足气动布局的要求。在进行总体设计时，这两方面的工作往往是同时进行、相互协调的。
但是，对于航空飞行器而言，其飞行环境都在大气层内，气动问题是一切问题的基础，因而气动布局也是一切设计的基础。在分析气动布局时，除了主要从空气动力的要求考虑以外，还必须考虑到最小重量、使用、工艺等方面的要求及结构布置的可能性。
操纵性和稳定性方面的考虑
图——执行运输任务的支奴干，纵列式直升机由于没有尾桨和平尾，航向稳定性比常规直升机较弱
直升机是否具有良好的飞行动力学特性在很大程度上取决于气动布局。在气动布局中必须保证直升机在前飞时，具有一定的迎角静稳定性、速度静稳定性、航向静稳定性、上反效应及角速度阻尼等。
直升机的旋翼及机身往往是迎角静不稳定的，因此，必须采取其他措施，来抵消这些部分的迎角静不稳定性，如安装水平尾面。假如通过气动布局能使直升机在平衡状态时旋翼合力位于重心之后，也可以改善迎角静不稳定性。除此以外，气动
布局还必须保证飞行状态改变时，如由悬停转入前飞、前飞转入自转等，作用在直升机上的力矩不致于产生突然的变化。通过气动布局及重心定位，还应保证在各种飞行状态及极限重心位置直升机的平衡，并留有一定的操纵余量。
直升机特有的复杂的气动干扰
图——阿帕奇复杂的干扰流场
在直升机气动布局设计时，各部件相互气动干扰是要考虑的重要内容之一。在直升机研制史上，曾多次因为气动布局失误而导致研制工作的反复。
气动干扰主要是旋翼与机身（包括机身、动力舱、短翼等）的气动干扰，旋翼下洗流对平尾和垂尾及尾桨的干扰，尾桨与垂尾的干扰。
小速度时，旋翼下洗流对动力舱和短翼及机身产生“垂直增重”效应，即由于下洗流作用在机身等部件上时产生相应的阻力，从而减少了旋翼的拉力，一般在性能计算中，采用“垂直增重”系数对旋翼产生拉力做出修正。因此，在机身气动外形设计时，要充分考虑这一因素。下洗流作用在动力舱时，还会产生一种“迫振效应（又称回转颤振）”，导致机身强烈的振动，这在国外和国内都发生过。
旋翼下洗流对平尾的效率产生较大的影响，同时下洗流也是产生机身后段（包括平尾、垂尾）振动的重要原因之一，AH-64、SA365、EC-120直升机就曾因为这些原因，导致平尾和机身后段的重新设计。
垂尾对尾桨将产生“阻滞效应”，即处于垂尾一侧的尾桨，由于垂尾对尾桨进气产生一种阻滞作用，从而降低尾奖的效率。因此，在气动布局时要恰当地安排两者相互位置，避免或减少这种影响。
直升机气动干扰计算分析中的困难
图——直升机旋翼CFD流场图_NASA
一般来说，对上述部件间相互干扰，还很难采用计算分析方法确定，因此在考虑全机气动布局时，要对已有机型加以分析总结（因而目前分析手段实则是一种基于经验和统计数据的简化模型方法），以减少这种布局上的失误。
有的读者朋友可能会说——现在计算流体力学（CFD）不是搞得如火如荼吗？国产大飞机都能进行全场CFD模拟了，怎么直升机就不行吗？
是的！大飞机行，直升机就不行！其主要原因就在于直升机的旋翼，直升机的旋翼与常规空气螺旋桨的最大区别有两点：
第一点是——旋翼在旋转的同时，还存在变距运动、挥舞运动以及摆振运动，并且，三种运动之间还存在强耦合关系！
第二点是——旋翼的旋转平面与来流的方向几乎平行，这就导致了旋翼周期旋转的过程中，左右两侧的来流与旋转速度相反，这就导致了旋翼流场各处的雷诺数（表征流场中惯性力与粘性力关系的参数）等湍流特性都不一致，很难用一种统一的湍流模型表示出来；
综合以上两点，常规飞行器的网格绘制和计算手段都不能满足复杂的旋翼流场，虽然说直升机的旋翼CFD计算已经有了长足的进步，然而在世界范围内，快速高效而且准确的旋翼CFD分析还是难以实现的。
总结
气动布局是直升机总体设计的第一步，也几乎是所有航空飞行器设计的第一步，但是气动布局在直升机设计中本身也是一个不断调整完善的过程，也就是说，随着直升机设计的推进和迭代，气动布局也将随之变化，甚至有可能在最终的直升机设计中气动布局已经完全不同于最初的设计。
图——准备地面开车试验的V-280
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