直升機的發(fā)展史

文/王金發(fā)

你知道“竹蜻蜓”嗎？它由一根竹棒和幾個竹片構(gòu)成，只要用雙手夾住竹棒，使勁一搓，竹蜻蜓便能躥上天。由于沒有動力裝置，它飛到一定高度后便不再上升，接著開始旋轉(zhuǎn)下降，越轉(zhuǎn)越慢，直至落回地面。這樣短暫的飛行怎么過癮？于是人們想到如果給它裝上一個動力裝置，它就可以在天空中進(jìn)行長時間的飛行了。

直升機的出現(xiàn)

◎達(dá)·芬奇繪制的直升飛行器機械立體圖

早在15世紀(jì)，達(dá)·芬奇就提出了一種直升飛行器的設(shè)想，但直到1893年，這種直升飛行器的草圖才被發(fā)表出來。美國紐約的一個博物館里現(xiàn)在還保留著一架達(dá)·芬奇直升飛行器模型。

直升機和旋翼機一樣，也有一副旋翼。旋翼在發(fā)動機的帶動下，可以旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，這與螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生拉力的原理相似。

1843年，英國發(fā)明家喬治·凱利制作了一架直升機模型，頭部尖如鳥嘴，機身似海鷗呈流線型，上面裝有兩副反向旋轉(zhuǎn)的旋翼，一臺蒸汽機為其提供動力。不過，這種直升機并未被生產(chǎn)出來。20世紀(jì)初，直升機的發(fā)展進(jìn)入一個新階段。1907年，法國工程師布雷蓋駕駛著世界上第一架直升機，首次飛離地面，這在航空史上，尤其是直升機發(fā)展史上，是一個重要的起點。1922年，移居美國的俄國科學(xué)家德保泰扎特研制的直升機首次飛行，隨著發(fā)動機啟動，四副旋翼就像巨大的風(fēng)車一般轉(zhuǎn)動起來，直升機慢慢離地升起，人們?yōu)榇藲g呼不已。不過，這架直升機由于機身超重，實用升限太低，不能滿足軍方需求而被放棄。

◎早期直升機模型

◎活塞式直升機

直升機的飛躍發(fā)展

1943年，美國貝爾公司生產(chǎn)出第一架貝爾直升機（貝爾-13），美國西科斯基的H-5和H-6也相繼投入生產(chǎn)。蘇聯(lián)和法國等國也先后建立起直升機制造廠，專門研制、生產(chǎn)直升機。

20世紀(jì)50年代以前生產(chǎn)的直升機大多采用活塞式發(fā)動機，最大飛行速度約為200千米/時，50年代后期直升機有了飛躍性的發(fā)展，各發(fā)達(dá)國家投入大量人力物力，研制出了許多型號的直升機。從那時起，直升機動力裝置開始改用功率更大，性能更好的渦輪發(fā)動機，直升機的飛行性能有了明顯的提升，頗具代表性的機型有：美國西科斯基的S-61、S-62；貝爾公司生產(chǎn)的貝爾-206；波音公司的CH-46等。

進(jìn)入20世紀(jì)60年代，直升機的數(shù)量不斷增多，種類更加豐富。不僅如此，直升機在技術(shù)層面也有了很多突破，出現(xiàn)了復(fù)合材料旋翼，既延長了直升機的使用壽命，又提升了飛機性能。這一時期的主要直升機型有S-76、CH-47、法國的AS-332L超美洲豹、蘇聯(lián)的卡-25和米-8等。

現(xiàn)代直升機一般裝有兩臺渦輪軸發(fā)動機、單旋翼（三槳葉）和尾部的抗扭尾槳。起落架可用來支持直升機滑行、起落和停放。按旋翼的數(shù)目和位置直升機被分為單旋翼式和雙旋翼式，按用途則被分為軍用和民用兩種。

單旋翼直升機只裝有一副旋翼，機尾有尾槳或其他平衡裝置，是技術(shù)最成熟、數(shù)量最多的直升機。相比之下，雙旋翼直升機的樣式就更豐富一些，除了兩副旋翼串列排布的共軸式機型外，還有橫列式和縱列式的。共軸式雙旋翼直升機的兩副旋翼安裝在同一根軸上，并且兩副旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，以此來對消扭轉(zhuǎn)力矩。這種機型由于旋翼直徑小、迎面阻力小，所以飛行速度較快、機動能力較強。橫列式雙旋翼直升機是兩副旋翼一左一右分別安裝在機身兩側(cè)的兩個支架上，兩副旋翼旋轉(zhuǎn)方向也相反?？v列式雙旋翼直升機的兩副旋翼是在機身前后縱列排布，兩副旋翼同樣以相反方向旋轉(zhuǎn)，著名的美國CH-47支奴干直升機就是典型的縱列式雙旋翼直升機。無論橫列式還是縱列式，這兩種直升機最大的優(yōu)點都是平衡性好，缺點則是操縱比較復(fù)雜。

直升機的用途

直升機具有獨特的飛行方式，能垂直起降，空中懸停以及定點轉(zhuǎn)彎，還能在空中左右橫行甚至倒退，這些都是一般飛機做不到的。因此直升機能夠在難以通行的地區(qū)起降、飛行，且能運載體積比它本身還大的貨物，即把大型貨物吊在機身下方進(jìn)行運輸。

在民用領(lǐng)域，直升機可用于運輸人員和物資、海上石油勘探、噴藥除蟲、森林滅火、探礦、醫(yī)療急救、跳傘運動、吊裝設(shè)備以及電力巡線等。在軍事領(lǐng)域，直升機可用于運輸兵員和裝備，救護(hù)傷員，偵察，通信聯(lián)絡(luò)，發(fā)射火炮、炸彈和火箭等。隨著社會的發(fā)展，直升機的用途也在不斷擴(kuò)大。

武裝直升機大顯神威

在作戰(zhàn)飛機中，武裝直升機可謂后起之秀，它雖然起步晚，但發(fā)展的速度非?？?。早在20世紀(jì)40年代初，美國陸軍購買第一架R-4直升機時就考慮到要把直升機用于作戰(zhàn)，當(dāng)時R-4直升機能夠載一名飛行員，掛一枚深水炸彈，對付潛艇，是世界上第一架反潛直升機。但是由于武裝直升機飛行速度較慢，性能較差，在戰(zhàn)場上易遭對方防空火力的襲擊，所以在當(dāng)時未被重視。到了20世紀(jì)60年代越南戰(zhàn)爭期間，美國開始重視武裝直升機的研發(fā)。

為滿足戰(zhàn)爭需要，美國陸軍對UH-1直升機進(jìn)行了改裝，在機身兩側(cè)加裝了火箭彈發(fā)射器和航炮。1966年，美國陸軍訂購了110架AH-1G武裝直升機。該機采用了雙葉單旋翼和雙座串列座艙，裝有一臺T53-L-13渦輪發(fā)動機，功率為1 400馬力，其機身呈流線型，兩側(cè)帶有短翼，巡航速度為267千米/時，最大速度為352千米/時，可載重900千克。機頭下方有一個武器吊艙，內(nèi)有兩挺7.62毫米機槍和20毫米航炮，固定短翼能掛四個火箭彈發(fā)射器，飛行員座艙兩側(cè)和重要部位均有保護(hù)鋼板。這類直升機飛行速度快，穩(wěn)定性好；但缺點是不能全天候飛行、作戰(zhàn)能力較低，噪聲大、不易發(fā)動突襲。

21世紀(jì)以來，各國積極研制新型武裝直升機，美國的“阿帕奇”“黑鷹S-70C-2”、歐洲的“虎式”、俄羅斯的“米-28”、中國的“武直-10”“武直-19”等機型大量涌現(xiàn)，使軍用直升機的發(fā)展邁入了一個新階段。這些型號的直升機機動性能良好，武器裝備先進(jìn)，可攜帶空對地導(dǎo)彈、空對空導(dǎo)彈、航空火箭以及機槍吊艙武器等。不僅如此，它們還裝備了數(shù)字式自動飛行控制系統(tǒng)，駕駛的準(zhǔn)確性和安全性有了顯著提升，這幾種型號的直升機都可以完美實現(xiàn)“萊維斯曼”飛行動作。

“萊維斯曼”飛行

“萊維斯曼”飛行是一位名叫萊維斯曼的飛行員首創(chuàng)的直升機戰(zhàn)術(shù)動作，是以80度的仰角讓直升機迅速躍升，當(dāng)飛機躍升到最高點、速度接近0時，再進(jìn)行180度倒轉(zhuǎn)向下俯沖。在直升機對地突擊時，“萊維斯曼”飛行可以快速實現(xiàn)對目標(biāo)的二次攻擊。

這種飛行動作無疑是對飛行員心理素質(zhì)和身體素質(zhì)的一種考驗，飛行員在做躍升動作時，身體會處于超重狀態(tài)，在這種情況下，人體會產(chǎn)生一系列不適反應(yīng)。在直升機躍升的過程中，角度越大，超重現(xiàn)象就會越嚴(yán)重，身體受到的壓力也就越大，會影響飛行員操作直升機的動作，特別是在空中倒轉(zhuǎn)的時候，要求飛行員操作一定要準(zhǔn)確及時，如果倒轉(zhuǎn)動作過早，就會出現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)彎半徑，達(dá)不到戰(zhàn)術(shù)效果。而如果倒轉(zhuǎn)動作稍晚或操作出現(xiàn)誤差，飛機就有可能墜落，風(fēng)險極大。

從一個小小的竹蜻蜓開始，人類創(chuàng)造出龐大的直升機家族，賦予了它們各種各樣的功能和職責(zé)。今天，這些“鐵蜻蜓”與“鐵鳥”已成為人類翱翔天空的主要工具，你可曾想這種翱翔的自由竟然是從一個竹蜻蜓和一只飛鳥開始的。所以同學(xué)們，珍視每一個幻想吧，或許有一天你的幻想也能變成現(xiàn)實！