最近幾年來，中航工業(yè)直升機所的科研人員一直致力于新概念直升機的技術開發(fā)，他們設計的幾款新概念直升機多次在國內一些重大航展亮相并受到大眾關注。在今年9月舉辦的第二屆中國天津直升機博覽會上，直升機所又選送了幾款新型直升機模型參展，根據他們的研制計劃，這些模型將能成為真實的飛行器遨游天空。
在電影《阿凡達》里，人類為攻打納美人的家園樹，運用了各種先進的飛行器作戰(zhàn)，炫目外形和強大的攻擊火力，讓觀眾看了之后大呼過癮。在這些飛行器中有一款異樣的直升機，它沒有傳統(tǒng)直升機的旋翼，取而代之的是機翼和兩個傾轉函道螺旋槳，它可以像直升機一樣垂直起降，但能比傳統(tǒng)直升機飛得更快。這款直升機的原型就是美國研制的Doak 16，是一款傾轉函道螺旋槳旋翼機，也是一款新構型高速直升機。
直升機技術的革命
直升機以其突出的懸停、低空低速和良好的機動性能，在世界各國經濟建設、人們日常生活及現代戰(zhàn)爭中發(fā)揮了獨特的重要作用，直升機技術及其應用獲得了全面發(fā)展。然而，常規(guī)直升機受自身構型的影響，在大速度時會出現前行槳葉激波和后行槳葉氣流分離，使其飛行速度、航程等受到較大限制。突破常規(guī)直升機設計技術，研制適應未來對大速度、高機動性以及大航程的要求，滿足快速反應、遠距大載重等需求的新概念、新構型的高速直升機是現代直升機發(fā)展的主要趨勢之一，將成為直升機技術發(fā)展的又一次革命性跨越。
實際上，自20世紀40年代以來，人們就不斷提出各種突破常規(guī)直升機速度限制的方案。概括起來，從技術特征來看，這些方案大致可以分為以下三大類：一是傾轉類，即利用稱為旋翼/螺旋槳的同一套系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)在垂直與水平位置之間的傾轉，實現直升機與飛機飛行模式之間的轉換，從而達到高速飛行，主要包括傾轉旋翼、傾轉機翼、以及傾轉函道螺旋槳，如V-22、CL-84及X-22等，這些直升機雖然近地機動能力較弱，但具有很好的運輸能力與交互能力;二是復合類，保留直升機旋翼、機身等基本部件和系統(tǒng)的同時，用復合水平推力系統(tǒng)和機翼來提升速度改善性能，主要包括旋翼與機翼結合、旋翼與機翼及渦噴發(fā)動機組合以及機翼與螺旋槳組合，如XV-1、XH-51A、X-49A及X2等，這類直升機在大幅提高速度的同時，保留并強化了直升機特有的近地機動能力;三是停轉類，即在飛行過程中，旋翼槳葉停止轉動并轉變?yōu)楣潭C翼，通過直升機的旋翼技術與其他(固定翼)技術相結合，優(yōu)勢互補，揚長避短，提升性能，如S-72X翼、X-50A等，或者是旋翼槳葉可以伸縮，如盤翼旋翼機。
此外，國外還在利用直升機與潛艇技術的融合，發(fā)展一種水下直升機(或水下飛行器)，它具有快速航行和隱蔽性好的特點。它的發(fā)展要借助于水下動力裝置、水下航(飛)行技術、飛行器的沉浮技術以及戰(zhàn)術潛空武器技術的突破和解決。
但是由于技術條件的不成熟，這些方案大部分仍沒有變成現實。
可以預料，突破常規(guī)直升機構型，實現直升機的高速、大航程等技術需求，是直升機必須面對的技術革命。在未來一段時期內，除了進一步完善并優(yōu)化傾轉類和復合類新構型旋翼機外，停轉類新構型旋翼機將是人們探索的重點。
國內新構型直升機的研制
以X2、X3為代表的國外新構型直升機發(fā)展水平，已達到了一定的技術成熟度，與之相比，我國新概念、新構型直升機的研制才剛剛起步。直升機所作為我國唯一的直升機研發(fā)機構，肩負著推動我國直升機技術進步和產業(yè)發(fā)展的重任，新構型高速直升機已成為直升機所的發(fā)展重點。據悉，直升機所正在對ABC旋翼構型高速直升機進行探索研究。
直升機所設計人員介紹，我國首款新構型高速直升機K800采用ABC旋翼，在機身前部加推進螺旋槳，以直升機模式垂直起降、懸停，螺旋槳模式飛行，起飛重量達到800千克、設計速度450千米/時、機長5.12米，是一款無人高速直升機。目前，K800的部分部件已經進入詳細設計階段，預計2015年首飛。K800的意義不僅在于它是我國首款新構型高速直升機，它還提供了一個驗證平臺，可以在K800這個平臺上對新技術、新方法進行驗證，同時也能開展飛行驗證，為以后更多的新構型高速直升機做準備。
“藍鯨”是直升機所正在研發(fā)的另一款新概念直升機。“藍鯨”為四傾轉旋翼構型，商載達到20噸;巡航速度538千米/時;航程3106千米;使用升限8615米;作戰(zhàn)半徑大于815千米，是同時具有極強的近地機動能力和過度飛行可控性，可滿足未來我陸軍和海軍“全域到達”使用要求的戰(zhàn)術運輸旋翼飛行器。
“藍鯨”采用可收放起落架，具備垂直起降和滑跑起降能力，配備4臺發(fā)動機，余度設計確保兩臺發(fā)動機失效后能安全飛行。它采用分布式綜合航電系統(tǒng)提升任務能力和抗干擾能力，應用光傳操縱系統(tǒng)融合多模態(tài)任務飛行控制、智能綜合駕駛艙技術降低飛行員負荷，大幅提升機體復合材料應用比例，具備故障預測與健康管理能力。全機振動和噪聲水平與同噸位民用客機相當，兼顧高速、大裝載、遠航程的特點。
直升機所的科研人員介紹，四旋翼傾轉旋翼機“藍鯨”的研制已經啟動。
清潔能源電驅動直升機也是直升機所研發(fā)人員正在研究的一種新概念無人直升機。直升機所黃水林博士介紹，這種直升機采用鋰離子電池作為動力源，利用直流電機驅動旋翼，去除了直升機的尾氣排放，降低了直升機的整體噪聲，此設計方案徹底拋棄了傳統(tǒng)的航空發(fā)動機。開發(fā)節(jié)能型直升機符合世界潮流，此前，歐盟提出了“綠色旋翼機”計劃，美國研制了“螢火蟲”演示樣機。為實現與國外在相關技術領域的同步發(fā)展，直升機所將電驅動無人機研究擺上了議事日程。根據他們已經取得的進展，有望突破電驅動新構型、高能量比電池及管理系統(tǒng)、高功率密度電動機及控制系統(tǒng)等關鍵技術，可為我國電動直升機技術的發(fā)展提供技術儲備，適應未來國家及社會對電動直升機的需求。
創(chuàng)新思維才能設計新概念直升機
目前國內新概念直升機的研究主要集中在高校以及科研院所，新概念直升機是還在探索中的直升機。要研制一款新概念直升機要有創(chuàng)新思維。“國外設計新概念直升機很有意思，就跟中國人做菜一樣，加點兒什么，怎么布局很有想象力。”直升機所重點實驗室設計員劉利劍說。
要成功研制一款新概念直升機，首先要有創(chuàng)新精神。為提倡創(chuàng)新精神，激發(fā)科研人員原始技術創(chuàng)新熱情，在直升機所領導的倡導下，企業(yè)文化部、重點試驗室、科技委聯(lián)合創(chuàng)辦了技術創(chuàng)新沙龍。沙龍的主題主要是針對當前我所科研和型號工作任務中的各專業(yè)問題、有創(chuàng)意的構思及專業(yè)技術的發(fā)展方向。每期沙龍確定一個主題，由該主題的倡導者作為沙龍主持人，闡述觀點和構思，參加者現場就該主題自由發(fā)表意見，進行思想碰撞和觀點交鋒。技術創(chuàng)新沙龍為科研人員提供了一個技術、創(chuàng)意交流的平臺。
此外，直升機所從2008年起至今，已成功舉辦了三屆“新概念旋翼飛行器大賽”。比賽分業(yè)余組和專業(yè)組，全所員工均可參賽，由總師組成的評審團對參賽作品打分評出獲獎作品，其中多項獲獎作品還在“創(chuàng)新杯”全國未來飛行器設計大賽中獲獎。2012年在第九屆中國航展上，中航工業(yè)展出的三款新概念直升機中有一款代號“鴨嘴獸”的直升機，就是直升機所飛行器大賽的獲獎作品。
年輕的設計員邱良軍在新概念飛行器大賽中設計的一款“天眼”炮射無人機受到專家的好評。邱良軍的想法是，使用大口徑火炮或者火箭炮把“天眼”炮射無人機發(fā)射到達戰(zhàn)區(qū)，靠減速傘減速至預定速度后無人機與載彈分離，展開旋翼，機上攝像頭開始偵查任務，發(fā)現目標后使用激光指示器照射目標，引導激光制導武器攻擊目標并評估毀傷效果，確認目標被摧毀后尋找下一個目標，在機上電池耗盡后啟動自毀裝置自毀。“無人機的設計有加法設計和減法設計兩條研發(fā)思路。通過新思維、新技術和新手段，在具備完成任務能力的前提下，合理減小無人機的戰(zhàn)技指標，從而減小無人機的規(guī)模，降低技術要求和使用成本，‘天眼’炮射無人機采用的就是這個思路，是一種減法設計。”邱良軍介紹到。
為進一步激發(fā)設計人員的創(chuàng)新精神，把提升創(chuàng)新力作為一項長遠計劃，直升機所于2009年設立了所長課題基金。直升機所所長邱光榮介紹，所長課題基金是為加強應用基礎研究和關鍵技術攻關的支持力度，為營造良好的研究環(huán)境，鼓勵原始創(chuàng)新，培養(yǎng)直升機高科技人才，促進直升機技術進步和發(fā)展而設立，遵循“指南牽引、平等競爭、擇優(yōu)資助、鼓勵創(chuàng)新”的原則。主要支持直升機旋翼研制及其技術發(fā)展中的應用基礎研究和部分探索性強的應用研究，解決旋翼研制中出現的技術瓶頸，攻克關鍵技術，探索新思想、新概念、新原理和新方法的科學研究。所長科學基金項目主要面向具有研究能力的研究室和專業(yè)技術組以及航空高等院校、直升機相關的科研院所和企業(yè)，根據需要還可向其他指定單位開放。
直升機所各研究室為激發(fā)設計人員的創(chuàng)造力也動足了腦筋，有些研究室實施項目團隊管理，在進行項目方案制定、碰上技術難點等需要進行技術創(chuàng)新時，首先是項目負責人拿出一個初步方案，在團隊內部進行多次討論，之后再在全室進行廣泛討論。為了充分調動科研人員的積極性和創(chuàng)造力，直升機所加強了專利管理，對各研究室的專利工作進行考核，對申請到專利的技術予以獎勵。在一些項目的新技術攻關上，放手啟用思想活躍的年輕技術骨干負責項目，室內技術核心組(主任+技術發(fā)展組+專業(yè)組長)作為技術把關組或顧問組，對項目負責人提出的一些創(chuàng)新性想法，在項目會議上由技術核心組把關，群策群力推進技術創(chuàng)新。
新概念直升機是未來直升機發(fā)展的方向，是充滿想象力和創(chuàng)造力的一種旋翼飛行器。新概念直升機的設計除了技術的突破，更關鍵的是創(chuàng)新精神的勃發(fā)，因為創(chuàng)新精神是科技進步的強大動力。直升機所肩負著推動中國直升機技術進步的重任，新概念直升機的設計是必然要跨過去的門檻，這其中更重要的還是創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。世界科技日新月異，相隨相伴的正是創(chuàng)新精神。
直升機所堅持“全球視野、國際標準、開放合作、自主創(chuàng)新”的發(fā)展理念，近年來，軍機、民機雙輪驅進，常規(guī)直升機與無人直升機比翼雙飛。直升機所總設計師吳希明曾經擔綱了直10專用武裝直升機等多個重大型號的領軍重任，現在，一批科研骨干又在他的帶領下，立志開拓新概念直升機的廣闊天地。兢兢業(yè)業(yè)，孜孜以求，直升機所通過幾代人的不懈奮斗，將一架架直升機放飛藍天，朝著國際一流直升機研發(fā)機構的行列不斷邁進。
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