直升机设计
在现实的基础上最佳地拟定技术文件的过程
直升机设计过程就是在现实的基础上最佳地拟定技术文件的过程。这些技术文件应保证符合所给定的要求，并在给定条件下使新型直升机能够进行生产和使用。按设计文件分类规定，技术文件可分为三类。第一类包括直升机总体、结构和装配的技术文件和说明书。
任务
直升机设计的任务是确定直升机的布局、结构和其它各组成部分以保证在一定限度内使直升机最有效地满足给定的目标要求。为此需要有明确的设计目标，并需建立评估设计结果优劣的准则。因为单纯为了达到某些目标而不惜任何代价．显然是不可取的。
在确定设计任务时，除了物理方面的限制条件外，还可能受到其它一些条件的限制，包括给定的设计周期．以及可用的设计基地、实验设备和计算手段等。对设计工作还受到生产工艺条件的限制．包括所需材料和配套产品的选择和来源；有哪些生产设备和实验设备；以及航空企业职工素质和生产技术水平的高低。研制新型直升机的经验(包括引进机型国产化的经验)证明．其成功与否往往不仅取决于航空企业的生产工艺和试验基地的根本改造，有时还需对国民经济一系列工业部门进行改造，实际上也是对科学技术进步的一大推动。
设计阶段
直升机的复杂性决定了其研制工作的特点。为了完成设计工作，必须建立专门的设计机构——新机设计所，它拥有各个技术领域的众多专家，包括很多复杂的实验部门和试制单位。新机设计所是随着设计对象和所用设计方法日趋复杂而发展和完善起来的庞大的工程组织系统。这个系统的工作必须依靠一些部门的科学研究机构对航空各领域发展远景的研究成果和批生产工厂及飞行部队对生产及使用直升机方面的经验。航空工业是国家工业中最复杂的部门之一，是用国内外科学技术的先进成就武装起来的(和航天技术、核能技术及电子技术一样)。它在一定程度标志着全社会的科学技术水平的高低。
直升机的研制设计工作，从设计方案的提出到成批生产和投入使用．需要经过一个很长的过程。其中需进行大量复杂的科学研究、计算分析、工艺制造、试验测量和绘图工作等。为了比较清晰地描述这个复杂的技术过程，可把它分为若干阶段：技术要求的论证和确定．概念设计、初步设计，详细设计、试制、试验，定型或适航鉴定，最后获准投入成批生产和使用。
下面对直升机研制设计工作各个阶段的主要工作内容和需要解决的主要问题进行简要的讨论和说明。
技术要求的论证和确定
在设计开始之前，首先要知道需要设计什么样的直升机?有什么用途和要求?以及为什么要有这些要求等。要求提得是否恰当，常常是所设计的产品成败或生命力强弱的关键，所以，直升机设计工作开始于论证和确定对所研制新机的设计技术要求。军用型称为战术技术要求，民用型称为使用技术要求。
设计技术要求一般由代表国家的专门机构根据国家的战略战术指导思想，提出新机发展任务和具体的设计技术要求。也可以由设计部门根据国家或市场的需要，经过论证，提出具体的设计技术要求的建议和方案初稿，供有关使用方和上级部门修订、批准后执行。
使用方从需要角度来论证技术要求，而研制设计方从现实可能角度来论证，以求得正确理解．达到和满足使用方提出的要求．并使其付诸实现。为此，需要广泛收集国内外有关情报资料．针对国外各机种特点和我国使用要求，联系我国科研和生产的现状和可能的发展，考虑到国际合作的各种可能性和现实性，并在广泛深入地征求使用、生产等部门的意见后加以详尽论证。
技术要求是设计的根本依据，其论证工作必须有严肃性和科学性，应符合我国的战略、战术发展思想，充分考虑我国现有基础，使需要和可能辩证地统一起来。指标先进而又合理，慎重而又留有余地。
论证工作结束时，要提出论证报告，交上级审批。
有时在论证阶段也附有初步的设想方案，以及有关的初步气动布局探讨，吹风选型意见，对发动机、仪表、设备、武器及附件等的设想要求和初步的飞行性能计算等，这样可使技术要求更切合实际。
总之，对设计技术要求论证得愈详细愈深入，将来的设计工作也就愈明确，可提高设计工作效率，减少反复，使设计出来的产品能更好她满足使用方的要求．具有较强的适应性和生命力。
概念设计
这一阶段的任务是选择直升机的布局和确定直升机及其各系统基本参数的最佳组合，以保证最佳综合地满足设计要求或提出必须修改设计要求的依据。一般来说，此阶段要在全面分析的基础上，形成对所设计直升机的构思、拟定出直升机的初步技术方案，明确技术措施，并第一次近似地确定所设计直升机的几何尺寸、重量和能量基本特性，通过对直升机外形的综合和基本尺寸的确定，把直升机设计的各个方面联系在一起进行全面考虑。
概念设计阶段所需做的一些主要工作有：
1．气动布局方案论证
包括构形、型式和气动布局方案的评比和选择、模型吹风，飞行性能及其他气动特性的初步分析计算，全机和各部件(系统)主要参数的选择，各部件相对位置的确定等。最后，绘制全机三面图，并提交有关的分析计算报告。
2．全机总体布置方案论证
包括全机各部件、各系统、附件和设备的布置等。此时要考虑布置得合理、协调、紧凑，保证正常工作和便于维护等要求，并结合重心定位要求一起进行。最后绘制全机总体布置图，并编写有关报告和说明书。
3．全机总体结构方案论证
包括全机结构承力件的布置，全机传力型式的分析，主要承力构件的承力型式分析，全机设计分离面和对接型式的选择，全机各种结构材料的选择等。全机总体结构方案可结合全机总体布置一起进行，并在全机总体布置图上加以反映；也可单独绘制一些图纸。需要有相应的报告和说明书。
4．各部件和系统的方案论证
包括对各部件和系统的要求、组成、原理分析、结构型式、参数及附件的选择等工作。最后，应绘制有关部件的理论图、构造图和有关系统的原理图，并编写有关的报告和说明书。
5．全机重量计算、重量分配和重心定位
包括全机总重量的确定、各部分重量的确定、重心和惯量等计算工作。最后应提交有关重量和重心等的计算报告，并绘制重心定位图。
6．全机配套附件和设备等成件的选择和确定，新材料和新工艺的选择和确定，对要求新研制的成件要确定技术要求和协作关系。最后提交协作及采购清单等有关文件。
概念设计阶段将解决全局性的重大问题，必须深入、细致和慎重地进行，要尽可能充分利用已有的经验．以求概念设计阶段中的重大决策有坚实可靠的基础，避免以后出现不应有的重大反复。
此阶段的结果是应给出直升机合理方案的全机三面图、全机总体布置图、重心定位图、全机重量和重心计算报告，飞行性能计算报告，初步的外载荷计算报告，全机结构承力初步分析报告，各部件和系统的初步技术要求，部件理论图和构造图、系统原理图、新成件、新工艺、新材料等的协作要求和采购清单等．以及其他有关经济性和使用性能等文件，在这些资料的基础上．上级有关主管部门将做出进一步继续进行设计是否合理的决定。
初步设计
初步设计过程中，需将前面所得到的直升机的几何参数、重量参数和能量参数进一步加以具体化，使其符合各种相互矛盾的要求。进一步确定气动布局、总体布置、主要部件的结构型式、各主要系统的原理和组成等。制作直升机及备部件的吹风模型和进行风洞吹风试验。根据试验结果进一步进行详细的气动力计算、操纵性和稳定性计算、以及某些气动弹性问题和振动问题的计算，进行较精确的直升机重心定位计算。在这些计算的基础上，对直升机的总体布置进行适当修改。调整重量计算和重心位置，并制造样机，协调直升机各组合件和各系统相互的空间位置，布置设备，评估空勤组和旅客的布置是否合理等。
详细设计
此阶段要全面实现所确定的直升机的参数和性能，要提交对直升机各部件、各系统及全机进行生产、安装、装配工作所要的全部技术文件，绘制直升机原型机生产所要的全部图纸(包括零件图．装配图．理论图等)，并相应进行全部必要的计算工作(包括气动、强度、振动和疲劳方面的计算等)．进行试制和试验的准备工作。
在此阶段中可能还需继续进行性能、操稳、气动、弹性等方面的校核性试验，利用校核试验结果和由图纸得到的重量、重心和惯量数据进行全面的性能、操稳等方面的计算，同时根据正式的外载荷进行零、部件的强度校核计算，提前进行零构件、部件的强度试验或有关的振动试验。完成全机和零部件的重量、重心和惯性的计算，提交静、动力试验任务书和飞行试验任务书。最后将原型机试制所需的全部图纸和技术文件等经审批后移交给试制工厂进行生产。
试制
试制阶段的任务是制出原型机和有关的试验件，以进行静动强度、系统模拟、振动和飞行等试验，试制的整机一般需3～5架。
试制工厂应按生产图纸、技术文件和研制计划等编制研制生产计划和工艺文件，并组织试制生产的全部工作。
试验单位要按照试验任务书完成所有的试验准备工作。
试验
试验是对原型机进行实际的技术鉴定。它包括地面试验和飞行试验两部分内容。前者(包括实验室试验等)是为了保证后者能安全、可靠地进行所必不可少的。后者是为检查直升机性能是否满足设计技术要求，飞行品质如何，结构和系统的工作可靠性和应力分布，全机工作环境(振动和噪声水平等)及使用维护特性等。
试验单位应详细拟定各项试验大纲和试验方法，进行各项试验，提交试验报告，有时还需根据试验结果对设计做必要的修改。
定型或适航性鉴定
在此阶段需根据地面试验和飞行试验的结果，针对发现的问题，按照有关方面的意见，对图纸和技术文件等作必要的修改。同时移交成套的生产图纸、技术文件及样机等，并提交使用维护方面的资料．经有关部门组成的定型委员会或民航适航部门审定批准后，交工厂进行成批生产。
关键技术
传统的直升机有两个明显的缺点，一是速度低，二是使用成本高。美国的Piasecki飞机公司已经与美国海军空中系统中心(NAVAIR)签订了一笔开发和研制合同，研制新技术复合式布局的直升机。这种直升机将克服传统直升机的上述两个缺点，提高其运行速度，大大降低直升机的使用成本。
环形尾(VTDP)系统是一种替代常规直升机尾桨系统的、由整体叶片和球面段组成的涵道螺旋桨系统。其作用是能够使螺旋桨的推力矢量化，使它既能像常规直升机尾桨系统一样产生起反扭作用侧向力，又能够作为辅助推进装置产生向前的推力。
机上的VTDP系统和升力机翼共同起到在直升机前飞行时为旋翼卸载，推迟后行桨叶失速开始时间，提高直升机机动性、生成性和降低振动和疲劳载荷的作用。机上装的先进飞行控制系统能够对旋翼、机翼和VTDP系统实现综合控制，以减轻驾驶员的工作负荷和扩展飞行包线。
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