> 前言
> 在我国的航空产业中，直升机是块难啃的”硬骨头“。大飞机有了、超音速战机也算不落人后，唯独具备独特低俗低空悬停性能的直升机，始终落后欧美一大截，常年被诟病”模仿”和“进口”。随着中国制造产业的进一步转型，重型直升机已经是我国航空产业后续发展的重头戏，本文就从直升机总体布局的角度，分析一下直升机设计中的艰难之处。
在直升机总体布局设计中，对任何一个问题的处理都必须从全局出发，满足多方面的要求，考虑到各方面的影响，否则会造成返工。
现代化直升机总体布局的主要要求体现在六个方面，下文将一一说明。
# 1.空气动力的要求
直升机气动外形的优劣对其性能影响很大。部位安排时，应使全机外形尽量符合气动布局的原则，减小气动阻力并具有良好的操纵性和稳定性。如外形过渡要光滑，减少迎风面积和突出部分，以减小直升机的迎面阻力。对速度要求高的直升机，应对旋翼桨毂和起落架采取整流措施，甚至要采用可收放的起落架。对传动系统和动力装置的安排，也应考虑如何提高传动效率和进排气效率等问题。
# 2.重心定位要求
―直升机所容许的重心变化范围是有一定限制的。在不同的装载及燃油消耗等使用情况下，必须满足直升机重心定位要求。通常尽可能将燃油、载重及弹药等可变重量安排在全机重心附近，以减小对全机重心变化的影响。使其不超过容许的重心变化范围，并留有一定的余量。
# 3.可靠性，维修性和保障性要求
可靠性、维修性和保障性是直升机设计的主要要求之一，而且有明确的定量指标。
直升机设计中，在满足使用要求的前提下，结构应简单、可靠，尽可能采用标准化、规范化和积木式设计。在构造布置时，必须考虑对需要经常进行维护的部件（如发动机、传
动系统、航电设备等）有良好的可达性，在使用及维护时，便于接近、检查、调整和装制。各部分的检查和备件的更换应力求简便，在外场维护时用一般普通工具就能完成，并确保维
修安全。
机身设计，应保证人员的进出方便和货物的装卸迅速。在确定直升机外形尺寸、体积起落架轮距和分离面时，应考虑使直升机能方便地用飞机、轮船、火车或汽车进行运输。对大、中型直升机，可考虑采用桨叶或尾梁折叠方式，若必须采用分段拆开运输时，应使分解和安装简单。大型直升机分段时，如将起落架分开，应考虑有一个支持点或轮子，或用托架车，以减少或避免使用品车。
应具有完善的防差错措施及识别标记。
# 4.强度、高度、最小重量要求
在满足强度规范所规定的强度、刚度要求的前提下，应尽量减轻直升机的结构重量，提高重量效率。例如，尽可能选用新的结构材料；选择合理的结构承力型式和承力件的剖面形状，以改善全机受力状况。
在结构布置时，应充分考虑其质量和刚度的分布对全面固有频率的影响，必须避免由旋翼传给机身的激振力频率与机身固有频率接近而产生共振，共振不仅会加大全机的振动水平，引起乘员不适，而且还会引起结构的疲劳破坏，降低直升机的使用寿命。
# 5.工艺性要求和成本要求
良好的结构工艺性不仅可以缩短生产周期，而且能够大大降低成本，因此，在直升机设计的各个阶段中，都必须对此加以重视。在总体设计阶段应考虑以下问题：
（1）直升机及其各部件尽量采用圆形截面和单曲度的简单几何形状，以简化工艺和生产制造。
（2）尽量考虑结构的继承性。即采用经过考验的部件，或对这些部件稍加修改后就可在新产品中使用。特别是对研制周期较长的动部件，更应该尽可能考虑结构的继承性。
（3）尽量减小零构件的种类，尽可能采用标准化、规格化和积木式的产品结构。
（4）合理划分和选取分离面，充分考虑装配工作的开敞性，以减少装配工作量。
降低生产和使用成本是目前直升机设计的主要要求之一。按成本设计的概念已在直升机设计中加以运用，良好的结构工艺性可以大大降低直升机的成本。在总体设计阶段应考虑以下几方面问题：
（1）从选材、布置、设计等各个方面来增加部件的使用寿命和返修寿命，延长返修间隔时间。
（2）简化旋翼桨毂、减速器等复杂部件的结构，减少零件数目。
（3）通过合理的布置和设计来提高直升机的可靠性，改善直升机的使用维护性，简化维护检查工作（如视情检查），缩短维护时间。
高明的设计师其本领在于能设计出可靠性高、工艺性好、满足要求的简单结构，这比设计复杂结构更难。
除上述要求外，在结构布置中还应考虑直升机各部件之间的协调，各运动构件在运动范围内不能与其他结构元件相碰，且留有必要的同隙，如旋翼和尾桨的桨叶离机身、地面的间隙，在起落架最大压缩时机身底部离地间隙等。
# 6.生存力的要求
在部位安排和承办结构布置时，应尽量提高直升机的安全性和生存力，确保乘员的安全和任务的完成。特别是对于军用武装直升机，由于使用环境复杂，生存力的要求就更加重要。
对直升机生存力的要求，一般从以下4个方面来考虑：
（1）不易被发现要求雷达反射、红外线和噪声等信号较小。
（2）被发现后，不易被击中，具有较强的躲避机动性。
（3）被击中后，不易被击落，具有较强的抗弹击能力。如要求直升机任何部位被单发7.62mm子弹或12.7mm子弹击中后，直升机仍能完成任务。某些关键部位被23mm炮弹击中后，仍能幸存。
（4）被击落后，人员能生存，具有必要的抗坠毁性。
直升机生存力要求的4个方面中，前3种是积极处理的措施，其目的是使对方的武器命中率尽可能地低，即在直升机被击中后，仍能继续执行任务。最后的考虑是消极防御的措施。在设计布置时，应尽量采取积极措施，并适当考虑消极措施。
对于民用直升机，有些要求（如抗雷达和红外探测，抗弹击等）就不必考虑。通常抗坠毁性应予考虑，其规范也可比军用直开机的要求低些。
为确保直升机的飞行安全和生存力，必须采取相应的措施。例如，采用发动机尾喷管的红外抑制器；采用多余度的承力布置；采用弹击损伤容限较高的部件；采用两台或三台发动机；采用防弹和自封的燃油箱，并考虑动力装置等重要部位的防火问题；合理安排发动机和乘员的位置及其应急出口等问题。
对直升机总体布局的要求是多方面的，而且彼此又往往是矛盾的。随着直升机的用途和使用范围的不断扩大，对直升机的要求也将不断提高，而且矛盾将更加突出。例如，直升机的生存力要求往往与直开机的性能和减轻结构重量的要求发生矛盾，某军用武装直升机在设计时，考虑弹击损伤容限使空机重量增加了7.3%，考虑结构抗坠毁性使空机重量增加了3.7%。因此，在处理这些矛盾时，不能孤立地对待，应该根据对直升机提出的设计技术要求，抓住主要矛盾，统筹兼顾，全面解决。
底子薄是中国航空产业的固有问题，德国重工业发展之路对我国航空工业的发展多有借鉴的意义，承认不如人是勇气，但如果就这么接受现状则就是懦弱，大国重器路漫漫，我辈航空人当迎头赶上，为直升机产业的发展而拼搏。
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