共軸式直升機之父

王津生 秋爽

1754年，在俄羅斯科學大會上展出了羅蒙諾索夫的“直升航空器”模型，它被后人認為是共軸式直升機的雛形。從此這種具有新穎布局、合理設(shè)計、緊湊結(jié)構(gòu)和方便操縱的直升機激起了很多人的設(shè)計欲望。

本世紀初，很多著名的設(shè)計師都嘗試過這種直升機的設(shè)計，但接觸這種布局之后，有人覺得它過于復(fù)雜，有人認為它沒有前途，又都放棄了它。只有俄羅斯的尼古拉·伊里奇·卡莫夫從一開始研制共軸式雙旋翼直升機起，就把它作為自己終身奮斗的目標，百折不撓，最終取得了成功?，F(xiàn)在，共軸式雙旋翼直升機已成為直升機大家庭中一位極富生命力的成員了。

巧遇木制雙翼機決心成為航空家

尼古拉·伊里奇·卡莫夫1902年出生于俄羅斯的伊爾庫茨克。出生時，肩受了傷。此后，右手發(fā)育不正常，比左手短。父親伊里亞·卡莫夫畢業(yè)于華沙帝國大學文史系，后在伊爾庫茨克商業(yè)學校教書。母親是助產(chǎn)士，波蘭人。

卡莫夫的童年是在動亂當中渡過的。開始是日俄戰(zhàn)爭，接著就是1905～ 1907年的革命。

5年后，尼古拉·伊里奇·卡莫夫在伊爾庫茨克商業(yè)學校學習。畢業(yè)時，榮獲金質(zhì)獎?wù)隆?918年，16歲的卡莫夫以第二名的成績考入托姆斯克工學院機械系。

在一次回家度假時，他看到了停在冰上的蒙亞麻布的木制雙翼機。這些雙翼機是從英國武裝干涉者那里繳獲的。根據(jù)列寧的命令，將把它們投入到高爾察克前線。 在這以前，尼古拉從未見過飛機，只是從報紙和雜志上知道有飛機?，F(xiàn)實與想象截然不同。這些飛機使他興奮不已。他想盡快著手研究這些飛機，弄清飛行器技術(shù)。他回家以后，一個終生的愿望產(chǎn)生了──成為航空家： 如果自己不能飛，哪怕設(shè)計飛行器也行。

聯(lián)袂研制旋翼機航空事業(yè)始生涯

卡莫夫的航空設(shè)計師事業(yè)成功在共軸式雙旋翼直升機，而始于旋翼機?？蛟谕心匪箍斯W院學習期間，積極參加學校里的航空小組，受到了航空啟蒙教育，了解了科學巨匠愛迪生、 亞布洛奇科夫、波爾祖諾夫和莫扎伊斯基的發(fā)明創(chuàng)造。大約從大學三年級起， 卡莫夫開始獨立研究空氣動力學和航空材料學。為了弄清制造工藝，了解航空制造業(yè)的情況，1923年，卡莫夫來到莫斯科，進入了一家航空工廠。他用了3年時間，學完了制造的全過程。

一天傍晚,卡莫夫結(jié)束了工作,沿著列寧格勒公路往家走，春風拂面，令人心曠神怡。但不知怎么的，他有一種不安的感覺，心思總縈繞在自己翻閱航空雜志時看到的那張旋翼機照片上。這是一種極有用的飛行器，用于消滅農(nóng)害、航空攝影、偵察和山區(qū)飛行非常方便。 正好在這時，有人邀請他到蘇聯(lián)著名的航空設(shè)計師德米特里·帕夫洛維奇·格里戈羅維奇的設(shè)計局工作，正是在這里，卡莫夫開始了自己第一架旋翼機的研制。

在格里戈羅維奇設(shè)計局，卡莫夫結(jié)識了剛從基輔技術(shù)學校畢業(yè)的尼古拉·基里洛維奇·斯克爾任斯基，這對后來旋翼機的研制起了重要作用。第一架旋翼機就是他們二人合作研制的。在這期間他還結(jié)識了前來實習的新契爾卡塞技術(shù)學校的大學生、后來著名的單旋翼直升機設(shè)計師米哈伊爾·米里。

在沒有任何可借鑒的設(shè)計資料和制造方法的情況下，他們僅用3個月就完成了第一架旋翼機的研制。卡莫夫承擔了旋翼槳轂、 旋翼橫向操縱機構(gòu)和起落架的計算，以及圖紙設(shè)計的工作。斯克爾任斯基設(shè)計了槳葉、機翼， 改進了動力裝置。這架旋翼機以“卡斯克爾”（卡莫夫和斯克爾任斯基姓的第一個字母的組合）命名。

旋翼機一露面就引起了人們的驚奇：它有一個大旋翼和兩個小機翼，像一個放倒的風車。經(jīng)過數(shù)次挫折之后，1929年9月25日，“卡斯克爾”終于試飛成功。幾經(jīng)改進，它的飛行時間達到了2分15秒、速度60公里/小時。

1931年5月21日，蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人И·斯大林、?！つ逋蟹?、К·伏羅希洛夫、 ?！ぞ捜嗡够桶屠Z夫等參觀了伊－4、伊－5、拉－3 、拉－ 5 、安特－4等飛機和“卡斯克爾”的飛行表演。斯大林對旋翼機給予了高度評價。在“卡斯克爾”首飛一年以后， 中央空氣流體動力學研究所的旋翼飛行器才升空。

卡莫夫望著飛翔的“卡斯克爾”，越來越清楚地認識到，為了完成各種各樣的國防任務(wù)，直升機和旋翼機有其獨特的作用，是不可取代的。就拿火炮校正來說吧，升速快， 機動性強的直升機就很適用，它不必依賴機場，可垂直起飛和降落。與偵察機相比也有很多優(yōu)越性。

經(jīng)彼德·伊諾維奇·巴拉諾夫舉薦，1931 年卡莫夫來到中央空氣流體動力學研究所。在人才濟濟的中央空氣流體動力學研究所，卡莫夫又見到了斯科爾任斯基和米里。

1931年卡莫夫在科技會議上報告了新旋翼機的設(shè)計。設(shè)計別出心裁，有趣、新穎，而且技術(shù)完善，受到了一致贊揚。新旋翼機起名阿－7。它是根據(jù)海軍的要求，作為偵察機、通訊和火炮校正機而研制的。阿－7是一架具有3片槳葉旋翼的有翼飛行器。機身上有兩個座艙：駕駛艙和觀察艙。為了改變觀察和射擊條件，尾部做得非常窄小。槳葉可以折疊， 旋翼機的運輸和在機庫、艦船上存放極為方便。三輪式起落架和輔助尾撐可保證起飛滑跑時的穩(wěn)定性。

旋翼槳轂是阿－7結(jié)構(gòu)中非常重要的部分。它與眾不同，簡單得令人羨慕。旋翼機重2230公斤，裝一臺功率為480馬力的М－22空氣冷卻發(fā)動機。阿－7的射擊武器包括：位于旋翼機前部的機槍，配有一個裝500發(fā)子彈的彈箱，后部另有一挺杰格佳列夫轉(zhuǎn)盤機槍。在旋翼機下部設(shè)有4個掛點，共可掛6枚炸彈。后來還首次從阿－7上發(fā)射了火箭彈。

1934 年，由飛行員季米特里·科希茨、謝爾蓋·科爾濟?？品?、費拉基米爾·卡爾波夫駕駛乘坐阿－7升空，1937年阿－7－ 比斯型飛機生產(chǎn)出廠。衛(wèi)國戰(zhàn)爭中，這些旋翼機從林中不大的空地起飛完成過偵察、火炮校正、給游擊隊員們提供反敵宣傳材料、藥品和彈藥等任務(wù)。

1940年3月21日，有關(guān)方面通過論證決定興建旋翼機廠，同時任命尼古拉·伊里奇·卡莫夫為該廠總設(shè)計師、廠長。

選擇“共軸”直升機一生不悔獻終身

共軸式雙旋翼直升機的旋翼系統(tǒng)，是由裝在同一旋翼軸上的兩副旋轉(zhuǎn)方向相反的旋翼構(gòu)成的。兩副旋翼的反扭力矩相互平衡，因此不需要單旋翼直升機那種尾槳，所以可減少這部分的功率消耗。這種直升機的結(jié)構(gòu)更緊湊，操縱更方便。本世紀初，俄羅斯工程師伊戈爾·西科斯基曾試圖制造這種直升機。法國著名的設(shè)計師路易·布列格在戰(zhàn)前制造過這種直升機，其飛行結(jié)果在當時來說算是不錯的：飛行速度44.7公里/小時、續(xù)航時間1小時2分、航程44公里。此外，杜阿爾·佩里、柏林涅爾、佩卡爾、阿斯卡尼亞、凱勒爾和克列特等也都制造過共軸式雙旋翼直升機?？蛟趯Ω鞣N布局的直升機進行對比研究之后，也開始了共軸式雙旋翼直升機的設(shè)計。

戰(zhàn)后，卡莫夫在中央空氣流體動力學研究所新技術(shù)局工作。在那里，他組成了一個小組，開始了第一架國產(chǎn)共軸式雙旋翼直升機卡－8的研制?？ǎ?用的是摩托車發(fā)動機。 開始，這種摩托車發(fā)動機的起飛功率不夠，經(jīng)向汽油里添加了所謂的“酒精汽油”，“加強了”功率后，又更換了汽缸蓋，這樣，發(fā)動機才開始“工作”。

卡－8直升機最早解決了共軸式雙旋翼系統(tǒng)的工作能力問題。它的全木質(zhì)旋翼槳葉，以及操縱、總槳距和差動槳距等機構(gòu)都是獨一無二的，這為卡莫夫后來在這一領(lǐng)域中的工作奠定了基礎(chǔ)。

后來觀看了卡－8直升機飛行表演的斯大林，對他們在共軸式雙旋翼直升機研制中取得的成績表示祝賀，海軍元帥庫茲涅佐夫?qū)λ麄兊闹鄙龣C很感興趣，并下令組建直升機設(shè)計局。就這樣，由卡莫夫領(lǐng)導(dǎo)的、專門生產(chǎn)共軸式雙旋翼直升機的尼古拉·伊里奇·卡莫夫直升機設(shè)計局于1948年成立了。

設(shè)計艦載直升機“卡”型機海上安家

從航空兵出現(xiàn)的那天起，水兵就想往在甲板上能夠出現(xiàn)一種用于偵察的飛行器。對于水兵們來說，及早發(fā)現(xiàn)敵人極為重要。

卡莫夫很早就看到了：海軍沒有直升機不行，他們需要那種不必改造艦船甲板的小型直升機。共軸式雙旋翼直升機對水兵來說是最合適的了。它可用于偵察、艦船間的聯(lián)絡(luò)和搶救遇難船只上的人員。蘇聯(lián)的海軍艦載航空兵是從卡莫夫的共軸式雙旋翼直升機發(fā)展起來的。蘇聯(lián)最早的直升機載艦也是在卡莫夫的參與下設(shè)計的。

1948年秋天，卡莫夫向海軍航空兵提交了首架艦載共軸式雙旋翼直升機的設(shè)計方案?？虻脑O(shè)計思想使海軍飛行員很感興趣。沒過多長時間，雙方就簽定了制造這種直升機的合同。依靠部領(lǐng)導(dǎo)的支持，卡莫夫得到了制造新式直升機的許可。這種新式直升機取名為卡－10。該機機體被架在兩個分開的浮筒上，它沒有駕駛艙，沒有慣用的操縱臺和儀表板。誰也不會聯(lián)想到這個小家伙將同大艦船配合使用。

1951年，在赫姆克的海軍節(jié)上，卡－10直升機進行了飛行表演。參加表演的兩架直升機首先在觀禮臺附近接水，然后稍微提起，又降落在岸邊的起飛木臺上，接著它又起飛，并追上兩艘正在行駛的軍艦，最后降落在甲板上，把情報送給了艦長。

在卡－10共軸式雙旋翼直升機通過國家試驗后，1952年底，5架直升機交給了黑海艦隊航空兵獨立分隊，并由軍方在軍艦上完成了飛行試驗。試驗結(jié)論是：“卡－10直升機可以作為通訊工具和了望臺使用，并可輔助完成水雷探測和火炮校射任務(wù)。這種直升機可以用在各型艦船上，甚至可以用在只具有2×3平方米降落場的裝甲汽艇上?！?/p>

試驗表明，共軸式雙旋翼直升機是軍艦急需的，但它更急需的是功率更大的艦載直升機，因為小巧的卡－10直升機載重能力太小，所以它沒有裝備部隊。但在研究新的、未來的直升機之前，為了進行飛行訓練，仍然制造了15架卡－10。這樣，這15架用于艦與艦之間通訊聯(lián)絡(luò)的卡－10，就成了50年代初世界上唯一的、安全飛行的“空中摩托車”。

1952年初，在黑海艦隊司令部聚集了海軍首長和海軍航空兵的飛行員，總設(shè)計師卡莫夫?qū)⒖ǎ?5直升機的初步設(shè)計圖帶來給他們“裁決”，顯然這已不是飄浮的、四面透風的“空中摩托車”了，而有了全新結(jié)構(gòu)的金屬機身。

該機采用雙座駕駛艙、大垂直安定面、4輪起落架，裝伊夫琴科起飛功率為255馬力的АИ－14В發(fā)動機。盡管直升機外表變化很大，但還是從“前輩”脫胎而來，仍然采用了共軸式雙旋翼布局。其飛行技術(shù)參數(shù)完全達到了海軍提出的要求。很快，政府就出臺了制造艦載直升機的決定。

設(shè)計師們首次為直升機設(shè)計了4輪起落架，并絞盡腦汁解決了振動問題。要想使6片槳葉平衡是一項非常復(fù)雜的技術(shù)，他們不僅非常成功地解決了平衡這個問題，而且減小了振動，提高了穩(wěn)定性。（未完待續(xù)）■