從產品的角度看，常規構型直升機（包括單旋翼帶尾槳構型、縱列式雙旋翼構型和共軸雙旋翼構型）、高速旋翼機（包括傾轉旋翼構型、帶拉力或推力槳的復合推力構型）和無人直升機“三足鼎立”的格局已經初步形成。未來一段時期內，它們都將在各自的技術領域尋求進一步發展。


01 常規構型直升機減振降噪技術


隨著市場對于常規構型直升機舒適性要求的不斷提高，減振降噪已成為常規構型直升機未來發展的重點技術領域。目前，減振降噪的研究方向已從被動吸振逐漸轉向主動減振，如結構響應主動控制、高階諧波控制、單片槳葉控制、主動控制伺服襟翼等研究，并已取得明顯效果。未來，對于舒適性、可靠性的高要求將推動減振降噪技術的不斷成熟和轉化，也將促進更為先進的減振降噪技術發展。如空客2010年提出的“藍色直升機”概念中，包含了“藍色刀鋒”（Blue Edge）低噪聲槳葉技術（圖3）和“藍色脈沖”（Blue Pulse）主動控制技術。



“藍色刀鋒”是一種通過改進槳尖形狀設計降低噪聲的技術，利用減小的槳尖弦長來降低槳尖渦強度，利用非均勻的弦長分布和先前掠再后掠的槳尖設計有效避免槳尖渦與槳葉平行干擾產生的噪聲，利用先進翼型設計降低旋翼厚度噪聲和載荷噪聲，利用后掠的優化槳尖避免槳尖的氣動分離。


“藍色脈沖”采用的是主動控制伺服襟翼技術，通過雙襟翼特殊設計降低槳渦干擾噪聲。雙襟翼的周期運動改變槳葉的氣流和運動，從而降低了直升機降落時的振動和噪聲。這兩項技術在實驗室環境下降噪效果達4~7dB，真實飛行環境也達到3~4dB。


此外，美國馬里蘭大學開發的智能旋翼試驗表明，智能旋翼在降低噪聲水平方面有著更為高效的表現，噪聲降低達50% 以上。DARPA的“任務自適應旋翼”新構型旋翼概念開發項目中，也提出了聲學可探測距離降低50%、振動降低90% 等性能指標。

02  高速旋翼機技術

高速旋翼機技術近年取得較大突破：傾轉旋翼機早已在軍用領域使用，民用產品也將在未來幾年內交付；復合推力構型高速旋翼機技術趨于成熟。

2010 年西科斯基啟動基于X2構型技術的S-97 高速旋翼機研制，2015 年5 月完成首飛。空客直升機公司X3 驗證機飛行速度于2013 年達到472km/h，旨在研制出一個高速旋翼機系列的美軍“未來垂直起降飛行器”（FVL）計劃，并計劃2017 年實現其先導驗證項目——“聯合多任務旋翼機技術驗證機”（JMR TD）的首飛，2020 年前完成全部驗證、評審和工程研制方案選擇，預計2028年前后交付使用。美國空軍與陸軍正在聯合開展“聯合未來戰區運輸機”（JFTL）技術研究，該機將具備垂直起降和短距起降能力，并能夠運輸中型作戰車輛，且具備戰略級別航程。美國軍方和NASA 還開展了運輸機級別的高速旋翼機技術研究，其中“亞聲速旋翼機”研究項目（SRW），為未來能搭載90 名乘客、巡航速度556km/h，航程不低于1852km 的旋翼機儲備技術，目前主要集中在構型優化、關鍵子系統技術研發，2012 年已開始1/20 縮比模型風洞試驗。


與此同時，下一代高速旋翼機技術預研已陸續啟動。DARPA 于2013 年2 月啟動了“垂直起降試驗飛機”項目，于2014 年3 月開始競標，計劃2017 年首飛。驗證機最大起飛重量4500~5400kg，技術可應用1800~10800kg 間不同噸位平臺上；能承受-0.5~2.0g 過載；飛行速度能達到556~741km/h ；懸停效率不低于75% ；巡航狀態升阻比不低于10 ；有效載重不低于總重的40%，商載不低于12.5%。項目成果將為FVL 等項目后的第二代高速旋翼機提供技術儲備；而歐洲也計劃啟動第二代高速旋翼機技術預研，并可能優先考慮民用領域的應用。


按照目前的研制計劃，集成應用高速旋翼機技術的新產品將在2025年前后投入使用，并在2030 年后開始廣泛應用。


03無人直升機技術

近年來，無人直升機技術發展迅速。控制方面，采用先進的飛行控制與組合導航技術，智能化和自主控制能力穩步提高。MQ-8B“火力偵察兵”已達到美軍方定義的自主控制等級第4 級（機上航路再規劃），能實現不同海況和風速條件下的自動起飛和著艦；美國海軍陸戰隊已經啟動“自主空中貨運/ 投送系統”（AACUS）項目，期望前線士兵能通過簡單的iPad 界面操作無人直升機著陸，計劃在2016 年下半年完成研制；此外，美軍在JMR TD 項目中提出了可選有人駕駛能力需求，已開始在“黑鷹”上開展技術研究，并于2014 年初成功進行了地面遙控懸停飛行試驗，這項技術能在幾乎所有現役直升機上應用。

新技術和新材料方面，鈦合金已廣泛運用到無人直升機發動機葉片、旋翼軸和槳轂等部件上，機體主結構采用玻璃纖維、碳纖維等增強復合材料，結合模塊化設計使空機重量顯著降低、結構壽命明顯提高、維修性大大改善，同時復合隱身技術也被用于降低全機的雷達和紅外輻射特征；新構型技術也將很快被應用到無人直升機上，DARPA 正在進行的“垂直起降試驗飛機”項目就含無人高速旋翼機備選方案。

任務系統方面，先進的小型化任務設備不斷集成，MQ-8B 的Ku 波段APY-8“山貓”合成孔徑雷達重52kg，在10000m 高空成像分辨力為100mm，且具有地面動目標指示能力，“山貓”II 的重量已降到39kg。未來，無人直升機將向“智能化、易操縱”、“長航時、高航程”、“大任務載荷”、“高隱身性能”和“高效新武器系統”等方向發展。