1 前言
一套完整的共轴双旋翼无人直升机系统一般有7个系统组成，包括：直升机平台，飞控系统，动力系统，舵机系统，数据链系统，地面站系统，载荷系统。本文主要是针对共轴双旋翼无人直升机平台的构造及设计进行了简要的阐述。
2 概述
“共轴双旋翼无人直升机具有绕同一理论轴线一正一反旋转的上下两副旋翼，由于转向相反，两副旋翼产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相互平衡，通过所谓的上下旋翼总距差动产生不平衡扭矩可实现航向操纵，共轴双旋翼在直升机的飞行中，既是升力面又是纵横向和航向的操纵面。”
图1 共轴双旋翼无人直升机
3 共轴双旋翼无人直升机总体设计
3.1 主要参数分析与选择
共轴双旋翼无人直升机平台的主要参数是总体方案的设计变量，它对直升机的性能有着决定性的影响。因此，在直升机平台总体设计的初始阶段就要严密地进行参数选择，直升机平台总体设计参数关系到平台的飞行性能，飞行品质，气动，结构等参数。是属于顶层设
计。对平台关键性指标起着决定性作用，同时也需要结合底层细节设计的数据相互验证，反复迭代。
直升机平台的主要参数包括，直升机总重，桨盘载荷，功率载荷，旋翼实度，和桨尖速度等。
发动机功率计算公式
3.1.1桨盘载荷的选择及方法
桨盘载荷的定义：旋翼的拉力与旋翼桨盘面积之比。式中，p表示桨盘载荷，G表示直升机重量，R表示旋翼半径。
p=G/(πR²)
桨盘载荷应在保证直升机平台所要求的有效载荷及性能的前提下，使直升机平台的有效载荷在总重中所占比例最大。在具体设计时，参考与所设计直升机相近的现有直升机平台的统计数据，根据设计的具体情况来确定，一般可以遵循以下的原则：
1.直升机总重量越大，桨盘载荷也应选得越大，一方面，总重较大时，往往选取更大的能获得较高的有效载荷，另一方面，对于总重较大的直升机。如果p选得不够大，旋翼直径就会过大，在总体布置，使用等方面将引起相应问题。
2.采用涡轮轴发动机时，桨盘载荷可以选得大一些。这样也可以获得较大的有效载荷。
3.对以运输为主，而且对静，动升限有较高要求的直升机平台，拟选择较小的桨盘载荷。
3.1.2功率载荷的选择及方法
功率载荷q定义为：
q=G/N0
式中：N0海平面标准大气发动机额定功率。
通过一系列的分析发现：功率载荷和桨盘载荷实质上是遵循能量守恒定律。近年来，大功率的涡轮轴发动机的功重比越来越大，而结构尺寸及耗油率越来越小，使得直升机平台选择较大的桨盘载荷和较小的功率载荷成为可能。
3.1.3旋翼实度的选择及方法
对于矩形桨叶，旋翼实度定义为如下式：
σ=kb/(πR)
式中：b为桨叶宽度，R为旋翼半径。
它表示桨叶面积和桨盘面积之比，目前常规的直升机σ=0.03-0.1单片桨叶的平均值σ=0.015-0.020。
3.1.3桨尖速度的选择及方法
桨尖速度计算公式：
v=2πRn
式中：n为旋翼转速，R为旋翼半径.
当旋翼半径R确定后,桨尖速度就取决于旋翼轴转速n，装涡轴发动机的直升机桨尖,速度一般不小于200m/s,装活塞式发动机的直升机,一般160-190m/s。对于飞行速度要求较低的直升机，其桨尖速度也很少低于150m/s。其原因主要在于保持主减速器较小的相对重量，并使旋翼具有一定的旋转动能。
3.1.5叶片数的选择及方法
旋翼实度一定时,桨叶片数越多，桨叶弦长越小。其优点是：有利于减小机体的振动水平和桨尖损失，对提高飞行性能有利。缺点是：桨叶片数多，使桨毂结构变复杂，重量和废阻增加，并因此而增加了维护工作量。而桨叶片数较少的优点是桨毂简单，重量轻，成本也低；由于桨叶弦长大，桨叶扭转刚度提高，抗弹击损伤能力增强；另外，从气动特性看，桨叶片数少有利于减小桨涡干扰效应。其缺点是不利于减少机体的振动水平。
近年来随着旋翼桨毂技术的发展。桨毂结构大大简化，桨毂的阻力，重量，维护性都有了很大改善。这使降低直升机机体的振动水平成为选择桨叶片数的决定因素，因此，现代直升机一般都选择桨叶片数多，在中小型共轴无人直升机中，使用最广泛的是2个叶片数和对应的一种跷跷板式旋翼系统。
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