以直20为平台改装的新型武装直升机直21近日首度曝光，结束了中国缺乏重型武装直升机的历史。
直21采用了经典的窄机体，受制于直20的低矮构型，直21缺乏足够的高度布置阶梯式座舱，故采用了串联式前舱布局。而为了保证座舱容量，就只能保持粗壮的尾梁有利于塞更多的设备与油箱。直21的后三点抗毁起落架和板状无后掠水平安定面，都类似直20，排气管道向上设置，与米28的向下排气和阿帕奇的侧排气均不同，更加重视红外特征的隐形。
直21的机炮样式类似于米28，但布局更像阿帕奇，极有可能为30毫米链炮，机炮位置明显后移上翘，弹药箱和阿帕奇一样储存在两腮，备弹量预计为1200发。机身两侧加装短翼，能够挂载更多的武器，包括天燕90空空导弹、AKD-10空地导弹、红箭8反坦克导弹、CM-502KG多用途空地导弹，以及多款火箭弹发射巢，从而实现更强的火力持续性。
10吨级的直21使用了大功率的涡轴10发动机，具有约4吨的外挂能力。不仅载油量更大，也可挂载更大的副油箱，安装足够的复合装甲，以及探测雷达、电子对抗系统，在航程、火力、防护、信息各方面脱胎换骨。目前，海军第二批次075两栖攻击舰已经开建，对于空中力量的需求更加凸显。直10是陆军主导的专用武装直升机，而直21在研发之初就注重了通用性，海军基础版和反潜版的直20已经亮相，其防高盐、防高温高湿、桨叶折叠、尾樑折叠等性能经过了充分检验，所以直21上舰不存在任何障碍。
在现代战争中，武装直升机主要作战场域是“第五空间”，即300米之下的低空区域，尤其是100米以下的超低空，直升机通过桨叶旋转产生升力，利用桨叶攻角改变引起旋翼升力变化来实现垂直升降，通过桨盘倾斜来实现前后左右飞行，利用尾桨推力变化来实现与旋翼的扭矩配平并控制航向。直升机得以实现灵活的超低空飞行，可借助树木丛林、峡谷山地、城市大厦的掩护，大幅度增加了雷达的捕获跟踪难度。
直21的设计博采众长，继承了直20的发动机、旋翼系统和主减速器等成熟的货架产品。
直21在自重仅5吨的情况下要达到10吨的起飞重量，必须拥有一个非常强大的动力系统。涡轴10是我国自主设计研发的新一代涡轴发动机，2008年正式立项，2011年转入原型机试制，2012年即首飞成功。恰恰是因为涡轴10的研制速度足够快，直20才成为我国新型主力战机中第一款没有用过渡动力系统的型号，直20得以试飞阶段就装备了涡轴10。
涡轴10的额定功率为1600千瓦，应急功率达2000千瓦，远超售于中国的黑鹰直升机民用版CT7-2D的1200千瓦和1426千瓦，而用于阿帕奇的军用版T700系列的最新型号T700-GE-701D的额定功率也仅1470千瓦。且涡轴10的涡轮前温度已达1388℃，功重比达到7，而T700的涡轮前温度仅1260℃，功重比仅3.71，只有涡轴10的一半多一点，涡轴10的性能提升幅度几乎是跨代级别。涡轴10不但采用了整体叶盘、对转涡轮先进的结构设计，还应用了不少新材料，如压气机用了金属基复合材料，燃烧室和涡轮用了陶瓷基复合材料和碳-碳复合材料，使得涡轴10的自重仅220公斤。另一方面，利用发动机涡轮后的排气动量抽吸环境冷气与热排气掺混，可以降低排气温度，同时排气管道向上设置，能将绝大多数红外地空导弹的锁定距离降低到2千米以下。所以直20问世后，虽然我们会调侃它外表是中华田园鹰，但我们知道它的内核远比美利坚黑鹰强悍。
武装直升机无需进行人员运输，所以直21深度改形后，直升机的阻力系数比直20降低了40%，机鼻设计比较尖，座舱整体高度非常低，机身最大横截面积减小2%，发动机舱段外形整流，使整个机身外形光顺、过渡平缓，减少气流分离，进而减小压差阻力。
机身底部一周布置了一圈设备舱，这一设计非常类似阿帕奇。这样直21的机身底部就变成了一个比较宽的平坦平面。在机身维持一定迎角高速飞行的情况下，这一圈的设备舱就变成了加厚版的边条翼，能产生非常大的升力，加之挂载武器的短翼也会产生额外升力，从而进一步降低主旋翼的功率，有助于节省燃料扩大航程。
在强大的动力，减阻增升和电传飞控的加持下，直21能获得非常理想的航程和最大飞行速度。估计内油航程能提高到1500公里以上，最大飞行速度也能超过阿帕奇的365公里时速，接近400公里左右。
直21和直20采用了与黑鹰和阿帕奇显著不同的5叶旋翼，应用了电热防冰技术以适应青藏高原和冬季的战场环境，同时旋翼可电动折叠以减少舰上机库的空间占用。
我们知道，旋翼是非常重要的垂直机动平台，哪怕是到了《阿凡达》中的未来星球，旋翼构型的直升机还是重要的空中机动平台。
直升机的旋翼是非常特殊的，因为其机翼比机身"飞的快"。旋翼的气动理论基础，归根结底，和固定翼没有本质区别，但是旋翼的周期性旋转带来的气动力的周期性变化，使其整体气动特征与固定翼大相径庭。
旋翼旋转切割空气，而空气会给旋翼一个相反方向的力，由于旋翼是一个有弧度的长条型平面，所以这一个力就可以分解为水平方向的力和垂直方向的升力。如果只是让旋转到直升机后方的旋翼发生偏转，而旋转到直升机前方的旋翼保持原有的偏转角度不变，那么后面旋翼的升力就会大于前面旋翼的升力，从而就会在直升机水平方向产生一个前进的"拉力"。所以通过旋转斜盘，可以周期性改变不同旋翼的偏转角度，从而实现直升机的上下、前后和左右的机动。另外还需要舞铰、摆振铰，这两个机构通过阻尼自行上下和前后运动，来消除前行旋翼和后行旋翼的速度差，避免直升机发生不可控的横滚，以及旋翼周期性运动的"疲劳"。
飞行中的旋翼和机身持续处于高度动态的气动环境中，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。可见现代直升机的飞控颇为复杂，直21采用电传操纵系统，而黑鹰直升机到了近几年才在升级UH60M时实现了电传操纵。
直升机必须用尾桨来平衡反扭矩。1912年俄国人尤利耶夫首次提出了利用尾桨来配平旋翼反扭矩的设计方案，并制造出了试验机，这种单旋翼带尾桨式直升机成为至今最流行的形式。1932年，现代直升机之父，移民美国的俄罗斯人西科斯基，研制成功了单旋翼带尾桨直升机VS-300，成为世界上第一架真正实用的直升机，在此基础上发展的R-4则是第一种量产的直升机，并于二战末期投入军用，最终在朝鲜战场大量使用。
武装直升机由于对操纵性、敏捷性、气动冗余度等的要求较高，直21和阿帕奇、直10和米28一样，采用了直接式尾桨。但是直接尾桨产生了直升机高速飞行下约30%的阻力，导致时速较难突破350千米。所以在上世纪80年代预研中的“科曼奇”，应用了涵道尾桨，迎风面积小，使得“科曼奇”的最大飞行时速超过400千米，成为传统构型直升机提升飞行速度最具性价比的选择。
前苏联卡莫夫设计局开发的共轴双旋翼结构则无需尾桨，共轴双旋翼直升机具有绕同一轴线一正一反旋转的上下两副旋翼，两副旋翼产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相互平衡。卡50武装直升机是世界上第一型共轴双旋翼武装直升机，还是第一型装备弹射救生座椅的直升机。通过改良上下两层柔性旋翼的打桨问题，两个旋翼都能以较低速度运行且用较小的旋翼，同时又免除了尾桨，且无尾桨减少了一个被攻击的重要目标，我们知道，在作战中损失的直升机有30%与尾桨有关，所以卡50“黑鲨”和卡52“短吻鳄”具备强大的生存力。
美国的下一代武装直升机SB-1则采用了刚性同轴旋翼，西科斯基和波音公司解决了柔性同轴旋翼的主轴过长，气动效率低，重心过高，操控性差的问题，最大时速提升到惊人的550千米。中国也早在2015年成功实现了直升机共轴刚性双旋翼首次悬停试验。
直21采用五叶桨还可以降低噪声，如果主旋翼桨叶数量是偶数，就意味着会有两片桨叶排在一条直线上，在桨叶转动时会产生一个更大的峰值噪声，这样就会在更远的距离上听到直升机桨叶的啸叫声。随着声探测技术的飞速发展，瑞典“直升机搜索装置”，英国“警戒哨”等新型低空声探测系统，以及基于声探测的反直升机地雷，成为发现直升机的重要手段。同时，人耳能够第一时间定位低空飞行的直升机，从而招来便携式防空导弹、火箭筒和重机枪的攻击。
直升机的旋翼和尾桨气动噪声占主导地位，其中旋翼的厚度噪声由桨叶运动排开空气产生，是周期性的低频谐波，10吨级直升机的厚度噪声频率仅为20赫兹左右，能够传播非常远的距离。同时，考虑到桨盘前倾，低频的厚度噪声将传播向前方地面，使得直升机极易被发现。另外当直升机大速度飞行时，前行侧桨叶表面存在激波，流场中出现跨音速和强烈非线性的特征，将产生高速脉冲噪声。目前常规直升机舱内噪声在100分贝左右，50米处噪声在120分贝左右。
过去几十年，世界各国对直升机噪声的产生、传播和控制等投入了大量的人力物力进行研究，极大地降低了直升机的噪声辐射水平。中国直升机设计研究所基于抛物线后掠桨尖，进一步优化减小了桨尖的体积，延迟了前行桨叶上的压缩性现象，先进桨尖也能重新分配桨叶气动载荷分布，影响桨尖涡的生成和演化，可有效控制厚度噪声和高速脉冲噪声。
噪声和振动有一定同源性，但直升机的振动更为致命，在世界直升机研究界，振动是直升机的永恒课题。直升机构型可以简单地看作以旋翼桨毂中心连接的两个振动系统。异常激励后导致的空中和地面共振是世界直升机多发事故原因之一。而对于舰载直升机，由于舰船的运动特性，舰载直升机的旋翼与机身耦合问题比空中和地面共振更为复杂。通过桨叶的高阶桨距控制来改变摆振平面内的气动阻力和惯性力，或是通过控制桨叶挥舞运动来控制桨毂力矩来控制机身，是共振主动控制技术的主要发展方向。
为了提高武装直升机生存力和作战能力，雷达隐身技术已被逐渐采用，在直升机外形设计时，需要同时考虑气动性能和雷达散射特性进行综合设计。最为典型的是美国的“科曼奇”隐身武装直升机，而美国在巴基斯坦抓捕本·拉登行动中意外坠毁的新型黑鹰直升机也具有隐身特点。
直升机旋翼是主要RCS来源，主要体现在桨叶的前后缘，由于气动特性的限制，不可能采用超音速的薄翼型来减小其RCS；又由于旋翼的转动，固定翼飞机增大翼面后掠角以避开雷达的方法对于旋翼亦失效，因此难以采取外形隐身措施，需要运用吸波材料对旋翼桨叶进行RCS减缩。
直21的机身采用了明显的隐身气动外形综合设计，雷达散射水平显著降低。侧面采用倾斜平面，机头外形由上下两个凸曲面和中间棱边构成；座舱玻璃采用具有全反射的导电镀膜，消除腔体散射。采用斜切式进气口，且在进气口设置导电滤网对进气道腔体加以屏蔽。采用折线式垂尾以消除侧向的后向散射以及与平尾构成的二面角反射器。将主起落架收放到低散射特性起落架整流罩中，采用较低散射水平的桨毂整流罩，分别对旋翼和尾桨的复杂桨毂和操纵机构进行遮挡，统筹协调全机各部件布置，将机身、起落架整流罩和折线式垂尾在侧向倾斜方向统一到两个方向，使侧向雷达反射波集中在少数几个方向，不易被雷达跟踪。主旋翼采用5片桨叶，此时桨叶间夹角为72°，避免了4片桨叶时前后缘散射叠加。
武装直升机的最后一道安全措施就是抗坠毁性。如果飞机出现空中险情，固定翼飞机的驾驶员可以采用弹射救生系统。但除了卡50系列直升机，直升机基本上都没有采用弹射跳伞的救生方法，因为旋翼结构使直升机上难以找到一条安全的向上弹射跳伞的通道。但是直升机有自转下滑降落特性，需要紧急降落的时候，其下滑角可以在很大的范围内调整，着陆之后只需要很短的滑跑就能停住，从这个意义上来讲，直升机的着陆环境需求和着陆安全性都要远好于固定翼飞行器。
直升机另外对座舱、座椅、起落架、机身及油箱密封等采取了特殊措施，坠地时通过部分结构变形和破坏，来吸收转化大部分撞击能量，使乘员所受冲击力最小，座舱尽可能保持完整，油箱不破裂渗漏。目前抗坠毁能力最强的是阿帕奇和黑鹰，以12.8米/秒的垂直速度坠地时，即相当于时速46公里，乘员的生存概率为95%。而米17和直9设计时未进行抗坠毁设计，抗坠毁性能较差。而直10早在2001年就完成了国内以前从未做过的耐久性实验，抗坠毁性达到欧美同类水平。直21还采用了分开隔离的两套燃油系统，但两套供油线路可交叉供油。供油管线和油箱都有自封闭功能，发动机由装甲防火板隔开，避免坠落起火。
直21已经装备了毫米波有源相控阵雷达，比现役直10的雷达更加先进，探测距离超过20千米，其技术水平远超阿帕奇的APG-78长弓毫米波雷达，后者仍旧采用抛物面天线和机械扫描体制，探测距离不过8千米。我们知道武装直升机由于机体空间、能源供应、冷却散热等方面的问题，很难使用普通机载火控雷达作为探测系统，所以武装直升机多采用光电探测，从最初比较简单的望远式陀螺稳定瞄准镜、光学瞄准系统到现在的综合光电系统、平视显示和头盔显示系统，特别是新一代凝视型大面积红外器件、CCD、大功率激光器陆续投入使用，武装直升机的光电探测和火控系统有了长足的进步。
不过光电系统探测距离近，尤其是恶劣气候条件下更是如此，还有就是前视红外探测系统、CCD摄像机一般情况下无法直接得到目标距离，相应的目标数据也就不能直接进行火控解算，这样的话就需要激光器测距的配合，而激光器在大气层传播距离会受到各种限制，这样就进一步限制了光电系统的作用距离，也限制它的多目标跟踪和交战能力。而毫米波雷达体积小、重量轻，较小的孔径也可以得到较大的天线增益，保证必要的探测距离，而且具有极高的空间分辨率，一个脉冲不但可以得到目标的方位，还可以得到目标的距离，因此可以直接用于火控和制导。另外毫米波能有效抑制地面杂波，对电子干扰的抵抗能力也十分强，对超低空飞行的武装直升机再适合不过了。雷达位于旋翼顶端，使得直21可以藏匿于高地、树木、建筑物等的后面进行侦测，然后通过数据链与队友共享信息，就可以与多架直21进行协同攻击。
自20世纪90年代开始，以直10为抓手，开启了我国直升机的自主研发和产业体系建设，已形成12个机型约60个改型的产品系列。但是相较于1975年首飞的阿帕奇，其出世以来就一直被尊为武装直升机的标杆，直10在多项指标都处于相对劣势，直21令中国拥有了与阿帕奇比肩的重型武装直升机，其大量采用直20的现有部件有助于加速研制，降低研发风险，首飞后计划在两到三年的时间内就服役。直21必将成为陆航部队制胜“第五空间”的新利剑，海军两栖突击部队跨海夺岛登陆的大杀器。