直升机旋翼技术及发展

旋翼机详细内容：２０世代飞机升降时常因故障而失速，导致多人丧生。

西班牙工程师谢巴于是发明了自转旋翼机试图解决这一问题。

旋翼靠飞机运动时激起气流转动，产生升力，使飞机失速时不会下坠，当时，他的这个发明被新闻界称之为“风车飞机”，１９２５年，谢巴在汉普郡芳白露皇家空军基地首次正式试飞。

三年后，１９２８年，谢巴亲自驾驶旋翼机用37分钟的时间成功横越英伦海峡。

此后，英美一些公司开始制造旋翼机，用于搜索和测量。

１９３６年１２月，谢巴搭乘的民航机在伦敦的克罗依登机场起飞时失速坠毁，他在这次空难中丧生。

旋翼机虽然和直升机一样，都是依靠旋翼产生升力，但它不是直升机。

旋翼机与直升机的最大区别是，旋翼机的旋翼不与发动机传动系统相连，发动机不是以驱动旋翼为飞机提供升力，而是在旋翼机飞行的过程中，由气流吹动旋翼旋转产生升力。

乍一看，旋翼机和直升机简直一模一样：它们头顶都有一副大直径的旋翼，在飞行中依靠旋翼的旋转产生升力。

但是除去这些表面上的一致性，旋翼机和直升机却是两种完全不同的飞机。

旋翼机实际上是一种介于直升机和飞机之间的飞行器，它除去旋翼外，还带有一副螺旋桨以提供前进的动力，一般也装有较小的机翼在飞行中提供部分升力。

旋翼机与直升机的最大区别是，旋翼机的旋翼不与发动机传动系统相连，发动机不是以驱动旋翼为飞机提供升力，而是在旋翼机飞行的过程中，由前方气流吹动旋翼旋转产生升力，象一只风车；而直升机的旋翼与发动机传动系统相连，既能产生升力，又能提供飞行的动力，象一台电风扇。

由于旋翼为自转式，传递到机身上的扭矩很小，因此旋翼机无需单旋翼直升机那样的尾桨，但是一般装有尾翼，以控制飞行。

在飞行中，旋翼机同直升机最明显的分别为直升机的旋翼面向前倾斜，而旋翼机的旋翼则是向后倾斜的。

需要说明的是，有的旋翼机在起飞时，旋翼也可通过“离合器”同发动机连系，靠发动机带动旋转而产生举力。

这样可以缩短起飞滑跑距离，几乎以陡直地向上爬升，但还不能垂直上升，也不能在空中不动（即“悬停”）。

直升机旋翼知识点总结直升机是一种可以垂直起降的飞行器，其旋翼是实现垂直升降的关键部件。

在直升机的设计和运行过程中，旋翼的知识是非常重要的。

本文将从旋翼基本原理、旋翼结构、旋翼型式、旋翼控制等几个方面来进行详细的介绍。

一、旋翼基本原理1. 旋翼的作用旋翼是直升机的升力产生器，它产生的升力可以支撑直升机的重量，并使其垂直起降。

旋翼还可以控制直升机的飞行方向和高度。

2. 旋翼受力旋翼在飞行时受到四种力的作用：升力、拉力、风力和扭矩。

升力是垂直方向的力，支持直升机的重量；拉力是使直升机向前飞行的推动力；风力是来自旋翼运动所产生的气流作用力；扭矩是使直升机旋转的力。

3. 旋翼的旋转旋翼在飞行时以相对静止的直升机机身为中心旋转，旋转的目的是为了产生升力和推动力。

旋翼的旋转还可以产生反作用力，使直升机保持稳定飞行。

二、旋翼结构1. 旋翼叶片旋翼叶片是旋翼的主要部件，它由叶片根部、叶片翼型、叶片桨距、叶片弹性铰链等部分组成。

叶片是直升机产生升力和推动力的关键部件。

2. 旋翼桨毂旋翼桨毂是旋翼的连接部件，它将旋翼叶片连接到直升机的主转子轴上，使旋翼可以旋转并受到机身的控制。

3. 旋翼支撑系统旋翼支撑系统由旋翼桨毂、旋翼桨叶、旋翼振动减震器等部分组成，用于支撑和固定旋翼整体结构，保证旋翼的正常运行及稳定飞行。

三、旋翼类型1. 直升机旋翼直升机旋翼通常采用主旋翼和尾旋翼的形式，主旋翼产生升力和推动力，尾旋翼用于平衡主旋翼产生的扭矩。

2. 双旋翼直升机双旋翼直升机采用上下两层旋翼结构，上旋翼产生升力和推动力，下旋翼用于平衡上旋翼产生的扭矩。

3. 旋翼无人机旋翼无人机采用小型旋翼结构，可以进行垂直起降和定点悬停，用于军事侦察、航拍摄影等领域。

四、旋翼控制1. 旋翼调整旋翼调整是通过改变旋翼叶片的角度、转速和位置来控制旋翼的升力和飞行方向，以实现直升机的飞行和悬停等动作。

2. 旋翼平衡旋翼平衡是通过旋翼振动减震器、旋翼铰链等部件来保持旋翼在飞行过程中的稳定性和平衡性。

直升机关键技术及未来发展与设想摘要：直升机是利用生物仿生学原理制造，具有其它类型飞行器所不具备的垂直起降能力，能在空中悬停，可实现超近距离低空飞行，对结构复杂的环境有很强的适应性，这些特点也使其成为不可替代的飞行工具。

关键词：直升机；关键技术；发展前景；设想直升机是一种通过旋转机翼提供升力、推进力、控制力，能垂直起降的飞行器，其飞行原理、功能、用途不同于固定翼飞机。

直升机具有垂直起降、悬停、前后左右飞行、近地机动能力强等典型特点，因而在军事及民用领域发挥着重要作用。

一、直升机关键技术1、高精度气动分析。

飞行中的直升机旋翼和机身持续处于高度动态气动环境中，旋翼流速跨度大，可压与不可压流动并存，前行桨叶处于跨声速区域，桨尖产生激波，后行桨叶出现气流分离与动态失速现象，并且桨叶脱体涡、尾随涡、桨尖涡等螺旋尾迹复杂，旋翼流场存在强烈的桨涡干扰现象。

因此常规气动分析和设计方法仅能定性指导研究工作，需大量试验、试飞以完善和确定产品设计。

随着计算机技术的进步，用于直升机空气动力学计算的CFD软件技术突飞猛进，网格技术出现了结构化网格、非结构化网格、笛卡尔网格、蝇网格等，并从单一网格到并行重叠网格、嵌套网格、多网格、自适应网格，甚至多个异构求解器耦合，同时在算法上，采用自由尾迹模型、涡量输运模型等效率更高更精确的模型。

这些技术极大地提高了求解精度，并降低了能量耗散。

2、地面共振/空中共振。

直升机构型能简单看作以旋翼桨毂中心连接的两个振动系统。

异常激励后导致的地面、空中共振是直升机多发事故原因之一。

直升机桨叶摆振会导致整个旋翼的重心发生变化，旋翼重心绕旋转中心的转速与旋翼转速不一致，当其转速小于旋翼转速时，形成摆振后退型振动。

当这种摆振后退型振动与机体模态耦合，存在发生地面共振可能。

而随着无铰旋翼的应用，由桨毂力矩引起的机身振动频率若接近桨叶摆振频率，则可能引起空中共振。

空中共振需考虑因素多，包括桨叶挥舞、摆振、机体运动、空气动力等因素，是复杂的直升机动力学问题。

直升机旋翼技术及发展
一、直升机旋翼技术
直升机旋翼是一种机械装置，用于运载直升机在空中旋转以产生升力
的设备。

它是由外部旋翼与内部旋翼构成的，外部旋翼提供抵抗空气以及
一定程度的升力，内部旋翼提供空速与升力的控制。

一个完整的旋翼主要
由桨叶、桨根、桨顶、桨底和保护组成，这些部分在旋翼的正中央放置。

桨叶是旋翼的核心，它包括多个翼片，这些翼片可以把空气流动转换
成升力，而这些翼片的大小、形状、材料和弯度都是由设计师决定的。

桨
根是把桨叶固定到旋翼上的部件，它可以改变桨叶的形状和位置，以达到
更好的升力或空速效果。

桨顶是支撑桨叶的支架，它的主要作用是阻止桨
叶被风流击打，防止桨叶受损。

桨底是把桨叶固定到桨根上的结构，它的
主要作用是改变桨叶的弯曲度，以改变旋翼的性能。

最后，保护部件可以
有效地避免桨叶和桨根发生损坏，从而保护旋翼的安全性。

二、直升机旋翼的发展
19世纪时，直升机开始发展，但是当时的旋翼技术还处于萌芽阶段，直升机的旋翼只有简单的桨叶，而且无法满足性能要求。

由于直升机的不
断发展，旋翼技术也开始不断进步。

直升机旋翼空气动力学的发展陶文强(中国人民解放军６９００８部队,新疆五家渠８３１３００)摘㊀要:目前,旋翼动力学研究已经取得了很大的进展,,但是离人们的期望水平仍有一定差距.随着直升机的高㊁大型化发展,直升机旋翼空气动力学问也会越来越突出旋翼的研究有着广阔前景.关键词:直升机;旋翼空气;动力学;发展１㊀直升机旋翼空气动力学特性与固定翼相比,旋翼空气动力学的复杂性主要包括:旋翼所产生的尾涡结构比较复杂,始终在旋翼下方附近,主宰着整个流场,严重地改变了桨叶的有效迎角,从而影响旋翼的气动性能;直升机在低速下降过程中,前行桨叶产生的桨尖涡会与后行桨叶产生叶涡干扰(B l a d e－V o r t e xI n t e r a c t i o n,B V I)现象;前飞状态下,前行桨叶的相对速度较大,而后行桨叶的相对速度较小,后行桨叶为了获得足够的升力,必须工作在大迎角状态,这样很容易产生大分离流动,甚至动态失速;前行桨叶的相对速度较大,靠近桨尖区一般都会有激波产生,激波较强时会产生激波－附面层的干扰现象,并诱导边界层发生分离;旋翼流场高低速并存,在跨音速态下,桨尖有激波产生,桨毂区为不可压区.旋翼流动的这些复杂特征给旋翼流场的数值模拟带来了很大的困难.２㊀旋翼气动理论２．１㊀旋翼滑流理论旋翼滑流理论或动量理论的起源可追溯到１９世纪的船用螺旋桨的研究.２０世纪初,B e t z将动量理论扩展应用于飞机的螺桨.１９２６年,G l a u e r t进一步将动量理论用于前飞中的旋翼,为旋翼动力学之始.动量理论采用均匀滑流的假设,把旋翼看成一个无限薄的桨盘,应用流体流动的基本定律来研究旋翼桨盘对气流的作用.动量理论是一种宏观上的分析,它的特点是计算模型简单,主要用于旋翼诱导气流及旋翼性能的初步估算,在直升机性能计算㊁总体参数选择等分析中使用.动量理论的缺点是采用了诱速均与的假设,且不能涉及旋翼桨叶的几何特性,因此,涉及桨叶几何特性的旋翼动力学分析需考虑到桨叶叶素的气动特性.２．２㊀桨叶叶素理论桨叶叶素理论最早由D r z e wi w c k i在１９世纪末提出,是机翼升力线理论在旋翼桨叶中的应用.它把桨叶看成由无限多的桨叶微段或叶素构成.假设每个桨叶剖面作为一个二维翼型来产生气动作用,通过诱导速度计入尾流(三维效应)的影响,因此在各桨叶微段上,可应用二维翼型特性确定桨叶剖面的气动力和力矩,沿桨叶径向积分可得一片桨叶进而整个旋翼的气动力和力矩.旋翼的气动性能取决于剖面的入流特性和升阻特性,而升阻特性与当地剖面迎角从而与当地诱导速度密切相关,因此,使用叶素理论确定旋翼气动特性,当地诱速的计算是一个关键.可采用动量理论㊁涡流理论等计算诱导速度,后者能给出较准确的诱速分布.桨叶叶素理论为旋翼空气动力学奠定了基础,它涉及桨叶的细节流动和载荷,使旋翼性能与设计参数相联系,可直接用于旋翼的设计中.但由于升力线是建立在机翼或桨叶高展弦比的假设之上,在桨叶载荷和诱导速度梯度过大的区域,例如桨尖附近和涡桨干扰的附近,升力线假设并不满足,因而叶素理论在这些区域不是严格正确的.２．３㊀旋翼涡流理论广义的说,旋翼涡流理论包括两个问题,一是旋翼桨叶涡系的分析,二是旋翼尾迹的分析.旋翼尾迹要比固定翼的复杂的多,一直是旋翼涡流理论的关注重点.涡流理论的基础是J o u k o w s k i在本世纪２０年代前后建立的.进入５０年代,涡流理论受到普遍重视.１９６１年,我国学者王适存考虑纵横向涡线一般情况,推导了广义涡流理论,为经典涡流理论作出了贡献.经典涡流理论保罗桨盘涡系模型和桨叶涡系模型.前者旋翼被假设为具有无限片桨叶的桨盘,尾迹涡线连续的规整的不知在圆柱涡面上;后者则由有限片桨叶后拖出的螺旋涡线组成按来流速度和等效诱导入流确定其延伸方向的刚性尾迹.２．４㊀旋翼流场计算的C F D方法近年来,计算流体动力学C F D用于直升机空气动力学研究取得了突出的成果.旋翼空气动力学研究的复杂和困难集中表现在旋翼涡系和流场.旋翼涡系和流场包含了空气动力学的多种复杂特征,如流场整体旋转性㊁非定常非线性㊁三维效应㊁流场中的桨尖涡结构㊁涡桨干扰㊁后行桨叶局部区域气流分离及前行桨叶桨尖跨声速状态等.８０年代以来的研究表明,采用C F D方法能比较正确地给出旋翼在复杂运动情况下的非定常空气动力特性,在计算直升机机身气动特性方面有较高准确性,可以节省大量试验.C F D方法在直升机上的应用刚刚开始,可以预计,在不久的将来, C F D作为一种新的分析计算方法,在直升机技术的发展中将得到越来越广泛的应用.在旋翼C F D方法中, N－S方程是最高层次的控制方程,它能考虑气流的粘性,但是直接用N－S方程求解跨音速流场,其网格必须划分的足够小,这无论从目前的计算机容量还是计算机速度来说都是不现实的,因此必须对N－S方程进行适当的简化.２．５㊀柔性多体系统动力学近２０多年来直升机技术特别是旋翼技术的迅猛发展,很大程度上得益于复合材料的应用.复合材料的采用为旋翼桨叶气动外形的改进和优化及旋翼动力学特性优化提供了可能,更重要的是复合材料使在交变载荷作用下的旋翼寿命大幅度提高;复合材料在机身上的应用正在迅速发展,在传动系统中的应用也已提上日程.最近迅速发展起来的智能复合材料将为直升机技术的发展开辟新的天地.智能复合材料与结构是国外８０年代在复合材料基础上发展起来的高新技术,它把传感器阵列㊁光电器件㊁微型处理机等嵌埋在复合材料结构中,形成既能承载又具有某些特定功能的结构材料.智能结构的产生为实现旋翼的自适应控制提供了可能.３㊀结论旋翼空气动力学是功率型飞行器(包括直升机㊁螺旋桨飞机及旋翼机等)的空气动力学的核心内容.直升机旋翼空气动力学问题是直升机设计过程中的先导并且是具有全局性影响的重要研究问题.参考文献[１]王适存,徐国华．直升机旋翼空气动力学的发展[J]．南京航空航天大学学报,２００１,３３(３):２０３Ｇ２１１．[２]陈平剑,李春华．直升机空气动力学现状和发展趋势[J]．直升机技术,２００９,(３)．[３]李文浩．复合式高速直升机旋翼/机身气动干扰特性的C F D分析[D]．南京航空航天大学,２０１２．锋绘２０１９年第５期１５１㊀。

直升机技术特点与发展前景SY1005525 余艳辉直升机技术特点与发展前景《飞行器总体设计》课程直升机部分课程报告SY1005525 余艳辉2010-12-24文章总结了直升机的主要技术特点，概括了未来直升机发展的可能方向。

1一、直升机的技术特点：直升机的技术先进性主要体现在如下5个方面：动力装置、升力系统、机体结构材料、电子系统和直升机总体特性。

1)动力装置50年代中期以前，绝大部分直升机都安装活塞发动机。

小型活塞发动机具有耗油率低，经济性好等优点；缺点是体积大、重量重，振动大、噪声高；寿命短，维护工作量大。

50年代以后，涡轴发动机逐渐取代活塞发动机。

涡轴发动机具有体积小、重量轻、比容积和比功率大、寿命长、噪声低、便于维护等优点。

2)升力系统40年代至50年代中期，直升机升力系统通常采用木质或钢木混合材料桨叶。

桨叶寿命短，通常在600h一下；采用对称翼型，桨尖平面形状通常为矩形。

桨毂采用全铰结构。

旋翼效率约为0.5，旋翼升阻比约为6.8. 50年代中期，旋翼桨叶以金属结构为主，桨叶寿命提高到1200h以上。

将也开始采用非对称翼型，桨毂仍以全铰式为主。

旋翼效率约为0.6，旋翼升阻比为7.3 60年代末到70年代中期，桨叶逐渐被玻璃钢等复合材料取代金属结构，寿命提高到3600h以上。

桨叶采用直升机专用翼型，桨尖形状后掠和尖削；开始采用结构简单，便于维护的无铰式桨毂；旋翼效率提高到大约0.75，旋翼升阻比大约为8.5, 80年代中期以后，旋翼系统采用先进复合材料结构桨叶，桨叶寿命无限。

桨叶采用直升机专用高效翼型，桨尖形状三位变化，不但尖削、后掠，而且下反。

桨毂采用结构进一步简化的无铰式、星形柔性、球柔性和无轴承式桨毂，提高了可靠性和维护性。

旋翼效率接近0.78左右，旋翼升阻比达到10.5左右。

3)机体结构状态50年代中期以前，直升机机体通常采用全金属构架结构、金属大梁和蒙皮。

50年代末到60年代末，大多采用金属薄壁结构，金属大梁和铝合金蒙皮。

直升机传动系统和旋翼系统关键技术直升机是依靠旋翼作为升力和操纵机构的飞行器，其旋翼充当了固定翼飞机的机翼、副翼、升降舵和推进器的作用。

根据反扭矩形式，直升机又可分为单旋翼带尾桨形式，共轴双旋翼，纵列式、横列式及倾转旋翼式。

目前应用比较广泛的是单旋翼带尾桨形式直升机。

直升机的旋转部件多，包括旋翼系统、操纵系统、主减速器、尾减速器、尾桨等部件。

因此，整个直升机是在很多旋转系统及部件的协调运转中工作的。

尤其是大旋翼，在飞行中一般处于非对称气流中，除了旋转运动外，还有挥舞、摆振方面的运动，成为直升机振动的主要来源。

直升机的关键技术主要体现在直升机的旋转部件的设计技术上。

对于固定翼飞机，由于在高速飞行中工作，其机翼、机身、尾翼的气动外形非常重要，影响到飞机的飞行性能和操稳特性。

而对于直升机，其气动特性主要体现在旋翼桨叶的几何特性、翼型、旋翼转速、旋翼实度、桨盘载荷等参数。

由于直升机的速度较低，一般最大速度不超过350km/h，机身的气动外形对飞行性能的影响相对固定翼飞机来说较弱。

因此，有人说直升机气动特性主要是旋翼气动特性。

就直升机本体技术而言，传动系统和旋翼系统是直升机最重要的关键部件，反映了直升机技术的本质和特征。

传动系统直升机的发动机所提供的动力要经过传动系统才能到达旋翼，从而驱动旋翼旋转。

对于一般的直升机来说，其作用是将发动机的功率和转速按一定比例传递到旋翼、尾桨和各附件。

直升机性能在很大程度上取决于传动系统的性能，传动系统性能好坏将直接影响直升机的性能和可靠性。

1 传动系统的结构直升机传动系统的典型构成为“三器两轴”，即：主减速器、尾减速器、中间减速器、动力传动轴和尾传动轴。

现代直升机的发动机多为涡轮轴发动机，其输入转速较高，意大利的A129输入转速最高，为27000r/min，所以要达到旋翼的设计转速必须经过主减速器减速。

减速器的减速比一般比较大，例如美国武装直升机阿帕奇的总传动比为72.4，“黑鹰”直升机的总传动比为81。

2024年旋翼机市场发展现状引言旋翼机作为一种特殊的航空器，具有垂直起降和悬停飞行的能力，广泛应用于军事、民用和商业领域。

在过去的几十年里，旋翼机市场取得了长足的发展，但目前仍面临着一些挑战和机遇。

本文将对旋翼机市场的发展现状进行分析和总结。

旋翼机市场概述旋翼机市场是指旋翼机及相关设备在国内外市场上的销售和运营活动。

旋翼机主要包括直升机和无人机。

目前，旋翼机市场的主要应用领域包括军事、民用和商业三个方面。

旋翼机市场发展趋势军事应用旋翼机在军事领域有广泛的应用，包括侦察、攻击、运输等任务。

随着战争形态的改变和军事技术的升级，军事旋翼机市场呈现以下趋势：•垂直起降无人机的发展：垂直起降无人机在军事应用中具有独特的优势，如便携性、灵活性和低成本等，成为军队的重要装备。

•先进技术的应用：随着科技的进步，旋翼机采用了先进的航空材料、传感器和导航系统等技术，提高了飞行性能和作战效能。

•自动化和智能化：自动化和智能化技术的应用使得军事旋翼机的任务执行更加高效和准确。

民用应用民用旋翼机市场主要包括公共安全、紧急救援、交通运输等领域。

近年来，随着城市化进程的加快和交通状况的恶化，民用旋翼机市场呈现以下趋势：•交通运输的应用：无人机的出现使得城市交通运输更加高效和便捷，可以缓解交通压力。

•公共安全和紧急救援的需求增加：旋翼机在公共安全和紧急救援领域的应用正在逐渐增加，例如海上救援、山区救援等。

商业应用商业旋翼机市场主要包括航拍、物流配送、农业植保等领域。

随着无人机技术的快速发展，商业旋翼机市场呈现以下趋势：•航拍市场的扩大：随着航拍技术的成熟和需求的增加，航拍市场逐渐扩大，包括影视拍摄、地理测绘等方面。

•物流配送的应用：无人机可以实现远程的快速物流配送，提高效率和便利性。

•农业植保的需求增加：随着农业生产方式的改变，农业植保的需求逐渐增加，无人机在农业植保领域发展潜力巨大。

旋翼机市场面临的挑战旋翼机市场发展不可避免地面临一些挑战，包括技术、法规和安全等方面的问题：•技术挑战：旋翼机在自动化、智能化和安全性方面仍需要不断完善和发展，例如避障技术、飞行控制技术等。

2024年自旋翼飞机市场发展现状
概述
自旋翼飞机作为一种多用途的飞行器，具有垂直起降和短距离起降能力，逐渐成
为航空界的研究热点。

本文将对2024年自旋翼飞机市场发展现状进行探讨，重点关
注其应用领域、市场规模和前景。

应用领域
自旋翼飞机广泛应用于军事、民用和商业领域。

在军事方面，自旋翼飞机可以用
于侦察、搜索救援和战术支援等任务。

在民用领域，自旋翼飞机可用于空中旅游、消防监测和激光测绘等领域。

在商业领域，自旋翼飞机可以用于物流配送、快递运输和农业喷洒等任务。

市场规模
自旋翼飞机市场规模逐渐扩大，呈现出稳定增长趋势。

根据市场研究机构的数据
显示，自旋翼飞机市场规模在过去几年中保持了年均10%以上的增长率。

预计到
2025年，全球自旋翼飞机市场规模将达到100亿美元以上。

市场前景
自旋翼飞机市场前景广阔，具有巨大的发展潜力。

一方面，随着技术的不断进步，自旋翼飞机的性能将得到进一步提升，提高了其安全性和使用效率。

另一方面，随着
各个领域对自旋翼飞机的需求增加，市场需求将进一步扩大。

目前，自旋翼飞机市场的主要竞争对手包括全球知名的航空公司和无人机制造商。

结论
自旋翼飞机市场发展迅速，应用领域广泛，市场规模不断扩大。

未来几年内，随着技术的进步和市场需求的增加，自旋翼飞机市场有望继续保持快速增长的态势。

对于相关行业的从业者来说，抓住机遇和挑战，积极参与自旋翼飞机市场的发展，将有望获得丰厚的回报。

注意：以上内容仅供参考，具体数据请根据实际情况和相关报告进行确认。

直升机技术发展与展望(SY0905525 杨轩)人类有史以来就向往着能够自由飞行。

即使在幻想时期，仍然产生了直升机的基本思想，昭示了现代直升机的原理。

最有价值、最具代表性的是中国古代的玩具“竹蜻蜒”和意大利人达·芬奇的画。

20世纪初为直升机发展的探索期，多种试验性机型相继问世。

由于直升机升空后，为实现其可控稳定飞行，第一个需要解决的问题是配平旋翼旋转所引起的反扭矩。

因此，直升机早期的方案大多是多旋翼式，靠旋翼彼此反转来解决配平问题。

旋翼技术的第一次突破，应归功于西班牙人西尔瓦，他为了创造“不失速”的飞机以解决固定翼飞机的安全问题，采用自转旋翼代替机翼，发明了旋翼机。

他在固定翼上采用挥舞铰和周期变距，从而使旋翼能在垂直飞行和前进飞行中产生稳定的升力，又能产生俯仰和滚转操纵力矩。

旋翼技术在旋翼机上的成功应用和发展，为直升机的诞生提供了另一个重要条件。

到30年代末期，在法国、德国、美国和苏联都有直升机试飞成功，并迅速改进达到了能够实用的程度。

直升机进入实用期后，其重大技术进展仍然像探索期的突破点一样，是在动力装置和旋翼方面。

首先是涡轴发动机的采用20世纪50年代在军用飞机上开始发展了涡喷发动机，使飞机的速度和其他性能发生了飞跃。

以涡喷发动机为基础，在尾喷口气流中安置了动力涡轮将喷流的动能转换为轴功率，创造了适用于驱动直升机旋翼旋转的涡轴发动机。

第二项重要的技术进展是采用复合材料的旋翼桨叶。

早期的旋翼桨叶为木质或金属/木质混合结构，60年代发展了全金属桨叶，70年代开始使用复合材料桨叶，并且很快发展和普及，不仅新机采用，一些原装有金属桨叶的现有直升机也纷纷换用。

复合材料桨叶的应用，不仅显著改善了气动性能，而且使直升机的适用性更佳，维护大为简化，，而最大的优势是其疲劳性能特别好，桨叶的寿命从早期的几百小时增加到上万小时．或无限寿命。

另一项重大进展是桨毂的结构形式。

早期的全金属铰接式桨毅结构复杂，重量大且维护工作量大，而且寿命仅几百小时。

2023年旋翼机行业市场发展现状
旋翼机行业是指通过旋转机翼产生升力的飞行器，可以分为直升机、倾转旋翼机、多轴旋翼机等不同类型。

近年来，随着科技的不断进步以及政府对军民两用技术的支持，旋翼机行业市场呈现出快速发展的态势。

一、军用市场
旋翼机在军事领域具有重要的作用。

对于一些高强度、高风险的任务，如近距离侦察、特种作战、空地协同作战等，旋翼机具有独特的优势。

目前，世界上主要军事大国都在持续扩大旋翼机的军事应用范围，推动了军用市场的快速增长。

二、民用市场
旋翼机的民用市场也在不断扩大。

在消费电子市场上，无人机等多轴旋翼机已经成为了热门的消费品，越来越多的人开始利用这些设备进行航拍、旅行拍摄、运动记录等活动。

同时，在工业领域中，倾转旋翼机可以代替传统的轮式和履带式机器人进行不同的任务，如建筑和桥梁维护、消防救援等，可以提高工作效率和工作安全。

三、技术趋势
随着技术的不断发展，旋翼机行业也在不断升级。

传统的大型直升机逐渐被高效、灵活的多轴旋翼机和倾转旋翼机所取代。

同时，激光雷达、无线图像传输、自主导航等前沿技术也在不断加入，为旋翼机的安全和性能提高提供了更多的保障。

总之，随着军事化程度的加深和消费需求的提高，旋翼机行业市场发展前景广阔。

而技术的不断更新和升级，也将为这一行业带来更多的机遇和挑战。

旋翼创新升级推动国产直升机跨越发展作者：林志刚来源：《中国军转民》 2017年第2期林志刚我国直升机旋翼设计技术起步于上世纪六七十年代的直-5、直-6和直-7 研制时期，发展于八十年代测仿的直-8 金属全铰接式旋翼和参考样机设计的直-11 星形柔性旋翼研制，而真正形成能力则是通过直9复合材料旋翼反设计研究、25B 旋翼原理样机预先研究、直-10 旋翼先期攻关与国际合作研制。

在此基础上，自主研制成功大型直升机先进复合材料旋翼系统。

旋翼系统是直升机最具特色、最为关键的标志性部件。

直升机之所以不同于绝大部分固定翼飞机，能够垂直起降，就是因为它采用的是旋翼系统。

常规直升机旋翼系统一般采用单旋翼带尾桨构型，也有采用双旋翼构型，提供直升机前飞、侧飞、后飞等各种飞行状态所需的升力和操纵力。

旋翼由数片桨叶和桨毂构成，桨叶连接在桨毂上，桨毂安装在旋翼轴上，旋翼轴由发动机经过传动系统带动旋转。

桨叶旋转时与周围空气相互作用，产生气动力。

直升机对旋翼系统要求极为严苛，旋翼设计工作在行业内被称为“刀锋上的行走”，每一项旋翼技术的进步，都意味着直升机关键性技术的突破。

纵观世界各大直升机行业巨头，均将旋翼技术视为核心机密，不惜花费巨资进行研究，旋翼技术水平也成为衡量直升机先进程度的关键指标之一。

我国直升机旋翼设计技术起步于上世纪六七十年代的直-5、直-6和直-7 研制时期，发展于八十年代测仿的直-8 金属全铰接式旋翼和参考样机设计的直-11 星形柔性旋翼研制，而真正形成能力则是通过直9复合材料旋翼反设计研究、25B 旋翼原理样机预先研究、直-10 旋翼先期攻关与国际合作研制。

在此基础上，自主研制成功大型直升机先进复合材料旋翼系统。

当前，我国已经大量装备了以直-10 为代表的第三代技术水平的直升机，国产民用直升机AC313、AC311A等已具备较强的市场竞争力，形成了“探索一代、预研一代、研制一代、生产一代”的合理格局和“一机多型、系列发展、军民互动”的良好态势。

DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.01.004ACF旋翼主动控制技术的现状与发展朱棣文，胡和平（中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学重点实验室，江西景德镇333001）摘要：直升机的振动抑制一直是直升机设计和研究的重难点，围绕直升机主动控制技术中的主动控制后缘襟翼（Actively Controlled Flap，ACF）技术介绍了相对于其他方法的优点。

从内外2个部分梳理归纳了ACF的发展历程，由内主要总结了几种国外设计验证的不同构型的压电驱动器，向外则归纳了几种常用的外环减振控制算法发展过程，通过对比分析论证了不同算法的优点和缺点。

最后结合ACF旋翼主动控制技术现状与发展脉络阐述分析了ACF振动控制方法的技术潜力及进一步发展过程中亟待解决的几个关键点。

关键词：主动控制；控制算法；直升机；旋翼动力学中图分类号：V214.1 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）01-0015-04直升机的振动直接影响飞行员、机组人员和乘客的舒适度，并对机械、结构和电子部件的疲劳寿命有很大的影响。

因此，直升机振动的抑制问题一直是研究的重点。

从直升机发展的早期开始，振动问题就一直受到人们的关注。

在早期的研究中，研究人员确定了3类不同的减振方法，即降低旋翼激振力（振源控制）、在旋翼产生的振动到达机身之前减轻振动（传）递路径隔振和降低在一定激振力作用下的机体响应（响应控制）。

在此基础上，可以采用被动减振和主动减振2种方式进行减振。

传统的被动系统是针对特定的飞行状态和动力学特性进行调整或优化的，因此，如果飞行条件、旋转频率或系统动力学发生变化，被动系统很可能出现减振效率降低的问题，无法适应新时代越来越高的减振要求。

而主动振动控制属于有源控制，系统能够适应多种飞行条件，减振效果明显。

目前基于主动控制技术的研究已经成为未来的主要趋势。

主动振动控制技术结合不同的控制方法在运用上已经日趋成熟，其减振频带范围宽而且能够对控制律进行修改，满足性能指标。

旋翼机发展简史Breguet-Richet：1907年法国Breguet兄弟制造了第一架多旋翼飞行器Breguet-Richet，它成功将飞行员升到约3米的空中，持续一分钟。

但它不稳定且无法控制，而且还需要四名地面人员帮助稳定，因此被认为是第一次有人驾驶的系留飞行。

Cornu：1907年11月，Paul Cornu的串联式旋翼直升机将飞行员升到约3米高的空中20秒，这被认为是第一架可自由飞行的有人驾驶直升机，尽管飞行时间很短。

Pescara：在法国工作的阿根廷侯爵Raul Pateras Pescara开发了一种同轴旋翼直升机，它的两个旋翼各有四个双翼叶片，叶片上带有弯曲的机翼，用于循环控制。

1922年，2号模型成功升空。

1924年，改进后的3号模型创造了738米的飞行距离纪录。

Oehmichen：法国人Etienne Oehmichen的2号直升机有四个旋翼用于升力，六个螺旋桨用于稳定和控制，两个用于推进。

这架直升机于1922年首次飞行，并于1924年完成了1公里的闭路飞行。

D’Ascanio：1930年，意大利航空工程师Corradino D 'Ascanio制造了同轴旋翼直升机D 'AT3，它使用三个小螺旋桨进行滚转、俯仰和偏航控制。

旋翼的控制是通过叶片上的补偿片实现的——后来Charles Kaman也使用了这种技术。

Cierva：1923年，搭载了由西班牙工程师Juan de la Cierva发明的自动陀螺仪C.4的飞机首次飞行。

随后于1925年，其改进版C.6搭载于Avro 504飞机上飞行。

1929年，Harold Pitcairn获得了Cierva设计的版权，于是Harold Pitcairn Autogiro开始在美国制造飞机(如图所示)，并加速生产，为今天的旋翼飞机工业奠定了基础。

Breguet-Dorand：1935年6月在法国由Louis Breguet和Rene Dorand设计并飞行的同轴旋翼飞机可能是第一架实用型直升机，但是随着第二次世界大战的爆发而被放弃了。

2.5 直升机与旋翼机的飞行原理2.5.1 直升机的飞行原理1. 概况与普通飞机相比，直升机不仅在外形上，而且在飞行原理上都有所不同。

一般来讲它没有固定的机翼和尾翼，主要靠旋翼来产生气动力。

这里所说的气动力既包括使机体悬停和举升的升力，也包括使机体向前后左右各个方向运动的驱动力。

直升机旋翼的桨叶剖面由翼型构成，叶片平面形状细长，相当于一个大展弦比的梯形机翼，当它以一定迎角和速度相对于空气运动时，就产生了气动力。

桨叶片的数量随着直升机的起飞重量而有所不同。

重型直升机的起飞重量在20t 以上，桨叶的数目通常为六片左右；而轻、小型直升机，起飞重量在1.5t 以下，一般只有两片桨叶。

直升机飞行的特点是：(1) 它能垂直起降，对起降场地要求较低；(2) 能够在空中悬停。

即使直升机的发动机空中停车时，驾驶员可通过操纵旋翼使其自转，仍可产生一定升力，减缓下降趋势；(3) 可以沿任意方向飞行，但飞行速度较低，航程相对来说也较短。

2. 直升机旋翼的工作原理直升机旋翼绕旋翼转轴旋转时，每个叶片的工作类同于一个机翼。

旋翼的截面形状是一个翼型，如图2.5.1所示。

翼型弦线与垂直于桨毂旋转轴平面(称为桨毂 旋转平面)之间的夹角称为桨叶的安装角，以ϕ表示，有时简称安装角或桨距。

各片桨叶的桨距的平均值称为旋翼的总距。

驾驶员通过直升机的操纵系统可以改变旋翼的总距和各片桨叶的桨距，根据不同的飞行状态，总距的变化范围约为2º~14º。

气流V 与翼弦之间的夹角即为该剖面的迎角α。

显然，沿半径方向每段叶片上产生的空气动力在桨轴方向上的分量将提供悬停时需要的升力；在旋转平面上的分量产生的阻力将由发动机所提供的功率来克服。

旋翼旋转时将产生一个反作用力矩，使直升机机身向旋翼旋转的反方向旋转。

前面提到过，为了克服飞行力矩，产生了多种不同的结构形式，如单桨式、共轴式、横列式、纵列式、多桨式等。

对于最常见的单桨式，需要靠尾桨旋转产生的拉力来平衡反作用力矩，维持机头的方向。