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直升机的跨越发展期
创建时间：
2012年09月10日点击量：
456
在过去的几十年里，世界直升机制造业迅猛发展。
世界几大直升机公司为了抢占直升机市场份额而不断地进行竞争，直升机技术在竞争中得到了发展。
由于在直升机设计上不断采用新结构、新材料和新工艺，所以直升机的性能得以不断地提高。
目前，直升机进入跨越发展期。
新构型相继涌现，新技术不断发展，直升机在军民用领域应用日益广泛。
为适应全球市场和用户不断增长的需求，许多着名的直升机科研、制造机构进行了重组，形成了一批具有强大竞争力的新的工业集团，世界直升机产业格局发生了重大变化。
直升机研究、设计和制造新模式不断出现，大量新产品相继投放市场。
例如，俄罗斯政府合并直升机工业，把直升机工业部门重新划归国有，组建了新的直升机联合股份公司，结束长期独立设计和制造多样化产品的历史；
法国和德国共同投资组建了欧洲直升机公司，充分发挥双方的技术和市场优势，研发出多个新型直升机投放市场并取得了巨大成功。
直升机自问世以来，许多关键技术逐步得到突破，新的成熟技术逐渐应用到直升机的研制上，因此新的直升机构型不断出现。
气动、动力学和声学等各方面的因素使常规直升机的飞行速度难以超过固定翼飞机，飞行速度低严重限制了直升机的使用和发展，突破这一技术的途径是直升机构型的革新。
为了提高直升机的性能，以满足陆军航空兵武器发展的需要，各国大力发展新概念旋翼飞行器，其构型与传统的直升机相比发生了根本性的变化，由传统的常规构型演变到非常规的构型。
一方面，不仅增加了直升机的航程，另一方面，也大大提高了直升机的飞行速度和任务载荷。
1推力螺旋桨型
2005年9月15日，西科斯基飞机公司从美国陆军航空应用技术处获得了“联合重型”旋翼机项目的两个“概念设计和分析”合同。
西科斯基飞机公司将在自己的两个方案中应用X2技术：
其中一种是巡航速度为306千米每小时的超重型载重旋翼机（X2C），另一种是巡航速度为454千米每小时的超重型高速旋翼机（X2HS）。
X2采用电传操纵，桨叶重量更轻，强度更高，机身也作了减重优化处理，外形采用低阻设计。
此外，该机还特别设计了流线型的桨轴整流罩。
采用“前行桨叶概念（ABC）”，无需由直升机转变到飞机状态，加大推进螺旋桨的功率便可实现高速前飞，这种旋翼不但省去了旋翼系统的许多复杂的传动和平衡机构，更加重要的是它在飞行过程中，上下两副旋翼的空气动力作用能够相互平衡和补充，保持总的飞行升力不变，即使高速飞行时，也用不着提高旋翼的转速，只要通过增大桨叶角来提高旋转的升力，从而避免飞行速度增大后，后行桨叶失速带来的一系列性能、机动能力和载荷等问题。
2复合短翼型
QTR的概念最早出现于1998年，其初步方案是利用波音V-22的机翼、短舱、发动机和旋翼螺旋桨，并把这几部分装配到改进的洛·
马公司的C-130的机身上，最后产生的纵列双翼飞机的垂直起飞总重超过吨，是V-22垂直起飞总重的两倍。
用于人员运输时，基本型QTR可装载110名伞兵或150名乘客，机舱的加压系统可使其在7600米的高度飞行。
QTR采用复合式短翼布局，机舱全增压。
该布局可使来自前行桨叶的涡流的影响降至最低，后行桨叶所承受的载荷和前桨叶几乎是一样的，其稳定性与传统的旋翼机没有区别。
3附加推力型
附加推力型保留直升机的旋翼、机身、起落架等基础部件和系统，附加了水平推力装置和操纵系统，增加直升机前飞时的水平拉力或推力来提高飞行速度，提升原有性能。
卡莫夫公司的卡-90是“以直升机方式起降，以固定翼飞机方式巡航飞行”的方案。
实际上，卡-90是一种“几何外形可变”的航空器，带有两套独立的推进系统，一套用于巡航飞行，一套用于起降操作。
卡-90两片桨叶旋转产生升力，反扭矩由涡轮发动机通过喷管后方的舵面偏转来提供。
进入平飞阶段，由涡轮发动机提供向前推力，随着速度的增加，采用升力体的机身产生升力，两片桨叶向后收起，以降低阻力，最后实现高速飞行。
卡-92属于共轴双旋翼直升机，该机的主要特点是在尾部安装了推进式螺旋桨和共轴式旋翼。
这对反转的刚性旋翼允许当速度增大时每侧的后行桨叶过载减小，从而避免了桨尖失速，因为对于传统的飞行器，桨尖失速会限制前飞速度。
米-X1由一副旋翼和一个安装在尾部的螺旋桨在巡航飞行时提供推力，并通过推力矢量提高扭矩稳定性。
通过采用新型旋翼设计和计算机控制，米-X1的巡航速度将达到257节，最大速度能达到280节。
直升机的幻想期
2011年10月06日点击量：
345
人类的航空发展史始于十六世纪，由观察鸟类飞行所得的现像，引导着早期航空的发展。
鸟类的飞行大体上可划分为三个阶段：
起飞、飞行及降落；
而起飞可分为两种：
跑步起飞和跳跃起飞；
而飞行亦可分为两种：
前飞和空中停留。
一开始，人们想利用可上下移动的翅膀靠着其运动而如鸟类般的飞行，但是此一构想除了玩具外并无法真正地让人类飞上天空。
虽然如此，人类并不因此而放弃，经过长期的努力终于在十九世纪发明了固定翼飞行机器，即目前大家所熟悉在运输上扮演非常重要角色的飞机。
而飞机的发明虽然让人类可以飞上天空，但这只能仿真鸟类的跑步起飞以及前进飞行。
对于另外的跳跃起飞及空中停留的现像却一直无法达成。
古老的神话故事诉说着人类早期的飞行梦，而梦想的飞行方式都是原地腾空而起，像现代直升机那样既能自由飞翔又能悬停于空中，并且随意实现定点着陆。
例如阿拉伯人的飞毯，希腊神的战车，都是垂直起落飞行器。
然而它们毕竞只存在于神话故事中，那个时代的科学技术水平太低，不可能研制载人的飞行器，可以说，那是人类飞行的幻想时期。
直升机的萌芽期
401
经过幻想期，产生了直升机的基本思想，昭示了现代直升机的原理。
最有价值、最具代表性的是中国古代的玩具“竹蜻蜒”和意大利人达芬奇的画。
1竹蜻蜓的启迪
最早直升机的概念可以追溯到公元400年前，那时中国已有竹蜻蜓，竹蜻蜓是把螺旋桨装在一根垂直轴上，人们以手转动此轴即可使竹蜻蜓升空飞行，这可能是人类最早的概念直升机。
竹蜻蜓
2达·
芬奇的直升机设想
15世纪达芬奇的画是世界上最早的直升机设计方案图。
大概也想仿照当时的提水机械，以阿基米德螺线形状的翼面在空气中旋转，实现把人垂直提升到空中的构想。
达·
芬奇的直升机图画
在古代，生产力和科技水平低下，当然不能造出实际的直升机，然而中国人的竹蜻蜓和意大利人达·
芬奇的直升机方案图画，为现代直升机的发明提供了启示，指出了正确的思维方向，它们被公认是直升机发展史的起始点。
直升机的探索期
347
随着生产力的发展和人类文明的进步，直升机的发展史由萌芽时期进入了探索时期。
尽管在发展直升机方面付出了很多的艰辛和努力，但由于直升机技术的复杂性和发动机性能不佳，它的成功飞行比飞机迟了30多年。
20世纪初为直升机发展的探索期，多种试验性机型相继问世。
由于直升机升空后，为实现其可控稳定飞行，第一个需要解决的问题是配平旋翼旋转所引起的反扭矩。
因此，直升机早期的方案大多是多旋翼式，靠旋翼彼此反转来解决配平问题。
方案的多样性表明了探索阶段的技术不成熟性。
经过多年实践，这些方案中只有纵列式和共轴双旋翼式保留了下来，至今仍在应用。
双旋翼横列式方案未在直升机家族中延续，但在倾转旋翼／机翼式垂直起落飞行器中得到了继承和发展。
1开展模型研究
1796年，英格兰的凯利公爵制造了一些成功的直升机模型，其中一架飞到27米高。
1842年，英格兰的菲利普斯制造一架以蒸气推动的重10千克的直升机模型。
19世纪中叶，英国发明家乔治·
凯利制作了一架直升机模型，它的头部尖如鸟嘴，机身就像海鸥一样呈流线型，上面装有两副旋转方向相反的旋翼，旋翼为横向布局，尾部有垂直方向舵，并以1台小型蒸汽机为旋翼提供动力。
尽管模型制作得相当完美，但它最终也没能飞起来。
乔治·
凯利制作的直升机模型
法国的阿梅古于1863年制造了以蒸汽发动机推动的直升机模型，为了减轻重量，他以铝材料制造蒸汽缸。
为了抵消旋转时所产生的扭力，他利用两个相反方向旋转的共轴螺旋桨。
1877年意大利的一个土木工程师恩里科·
弗拉尼尼又研制出了一架直升机模型。
这个模型的重量仅千克，采用双桨共轴式旋翼，装有一台千瓦的蒸汽机。
恩里科·
弗拉尼尼的这个模型比乔治·
凯利的模型前进了一步，它在试飞中最高曾飞到了米的高度，并在空中停留了20秒钟的时间。
1887年，法国的特罗韦成功地以电动发动机来推动他的模型。
1880年美国的爱迪生先生制造螺旋桨测试台并以马达来转动螺旋桨。
2直升机诞生的前奏
通过对模型的研究，让人们认识到蒸汽发动机的功率重量比太低，不适合用于飞行器，特别是直升机。
寻找更先进的发动机是解决持续飞行问题的根源。
大约在1900年，以汽油为燃料的往复式内燃机开始问世，人们也开始利用在直升机的发展上。
1904年，法国雷纳德制造一架横列式双旋翼直升机，以一台双缸发动机推动。
法国雷纳德制造的直升机
1907法国布雷盖制造了一架重578千克的直升机，采用直径为米的四个螺旋桨。
这是第一架由驾驶员飞行的直升机，但因操控的问题，试飞时由四个帮手抓住机身且只做有限度的飞行，停在空中约一分钟，离地米。
虽然如此，他解决前飞所造成升力不对称的问题，而此种方法一直沿用至今。
这是世界上第一架由人驾驶飞离地面的直升机，布雷盖的直升机模型成了直升机发展的一个重要起点。
就在布雷盖飞行后不久，保罗·
科尔尼的也完成了一架名为“飞行自行车”的飞行器。
这架飞行器采用双旋翼，旋翼直径约6米，纵向安装在旋翼支架上；
动力装置为1台千瓦的活塞式发动机，通过皮带轮将动力传输给旋翼。
起落架是用4个自行车轮子制造的。
保罗·
科尔尼的直升机在多次试飞中，最高只飞起了1英尺，留空时间也仅有20秒。
这架直升机的问题同布雷盖直升机的问题一样，也是操纵性能很差。
1907年，科尔尼实现了垂直飞行之梦
1910年，在尤利耶夫的领导下，莫斯科高等技术学校的大学生们成立了一个直升机科研小组。
经过两年的努力，他们终于制造出了一架与实物大小相当的单旋翼直升机模型，之后又发明了自动倾斜装置，并成功地应用在直升机模型的设计制造上。
1912年尤利耶夫建造了一架原型机，重200千克，这是世上第一架只有单旋翼带尾桨的飞行器。
尤利耶夫的单旋翼直升机
俄国人尤利耶夫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，占到世界直升机总数的95％以上。
直升机的雏形期
359
经过20世纪初的努力探索，为直升机发展积累了可贵的经验并取得显着进展，有多架试验机实现了短暂的垂直升空和短距飞行，但离实用还有很大距离，当时主要的障碍有两个：
一是发动机的功率/重量比太低，而直升机对此指标特别敏感；
二是旋翼技术过于原始，不能实现对直升机的有效控制，而且振动非常严重。
1921年，美国陆军与德保泰扎特签订了一项合同，为美国陆军研制一种直升机。
经过一年的努力，德保泰扎特的直升机终于研制成功，并决定于1922年11月18日进行首次试飞。
随着发动机轰鸣声的响起，4副旋翼就像巨大的风车转动了起来，直升机慢慢地飞离了地面，十分稳定。
第一次大战结束后，有三位直升机制造者完成了真正的飞行。
事实上他们试飞的日期相隔不久，且各自打破当时直升机第一次飞行的记录，对直升机的发展做出了很大贡献。
阿根廷的工程师佩斯卡拉制造一架包括两个转向相反的共轴旋转翼直升机，旋翼直径为米，每一副翼有上下两个平面，每一平面有四片桨叶。
此架直升机经过几次的试飞及修改后，在1923年打破了当时飞行距离的记录，飞行了736米。
他是第一位有效地以扭转翼片的方法来控制旋翼的倾角，同时他也是第一位了解直升机具有自动旋转降落能力的人。
苏联的科学家Bothezat于1916年编写了《直升机旋翼理论》一书。
1921年他和美国陆军签署一项合约，帮军方发展一架可升高至100米且可在发动机转速下降情况下降落的直升机，此为美国军方第一次直升机订单的合同。
该直升机为交叉型铁管梁组成的机身，在梁的四端各有六个直径米的旋转翼，旋转翼的倾角则由飞轮控制。
Oehmichen双旋翼直升机
法国工程师EtienneOehmichen在1920年制造了一架直升机，机身由水平梁构成，在梁的两端各有一双翼片旋转翼，其直径米，由一台20～25马力的发动机通过皮带来带动。
此时，自转旋翼机逐渐发展起来。
谢尔瓦利用10年的时间设计出了一种看似固定翼飞机和现代直升机结合的产品――C·
8LⅡ型旋翼机。
1928年，他亲自驾驶着C·
8LⅡ型旋翼机飞越了英吉利海峡，并以此作为旋翼机发展史上的创举而载入史册。
C·
8LⅡ型旋翼机
1926～1930年间，美国布勒克尔制造了一架有四片类似机翼的直升机，为克服扭力问题，在每个机翼上装有一个螺旋桨，全部机翼则绕旋翼的主轴自由旋转，动力为一台420马力发动机。
卡恩1926年制造了一架有两副旋翼的直升机，旋翼长度为米，桨盘面积约20平方米。
直升机的成熟期
293
阿蒂尔扬于1931年制造第一架模型直升机，其直径为米，装有一台20马力的发动机，利用螺旋桨的推力转动旋翼，而发动机则由电缆线在地面上控制。
之后，他制造一架共轴双旋转翼直升机，其上旋转翼转速较快且提供主要升力，而下旋转翼的设计在于产生高阻力，使其在较低的转速下仍然可产生所需的反扭力。
阿蒂尔扬和他制造的直升机
1936年，福克研制出1架FW-61型直升机，并多次成功地进行了飞行表演。
FW-61直升机沿用了普通飞机的机身和方向舵，采用双旋翼横列式布局，1台121千瓦（165马力）的发动机安装在机身的前部，起落架为3轮式。
这架直升机打破了垂直飞行器的全部记录，从而成为了世界上第一架能够在空中盘旋的真正的直升机。
FW-61直升机的试飞成功不仅震动了整个航空界，并且最终打破了直升机发展多年停滞不前的局面。
第一架得到公认的载人直升机FW-61
1937年汉娜·
赖奇驾驶FW-61直升机，从德国的柏林起飞，以68千米／小时的速度飞抵英国伦敦。
直升机进行这种长距离的飞行，这在当时还是破天荒的第一次。
直升机的实用期
297
经过几代人的不懈探索和努力，直升机从外形到结构都更趋于科学，飞行性能也得到极大的提高。
这使得20世纪30年代后，直升机逐步向实用型发展仅几年时间，就实现了直升机的定型生产。
伊戈尔·
伊万诺维奇·
西科斯基于1939年研制成功了世界上第一架实用型VS-300的直升机，并成功地进行了试飞。
西科斯基设计的VS-300是一种比较成功的直升机。
在最初的设计中，他采用了1副旋翼和2副尾桨。
后经多次的试飞，西科斯基发现只要有1副尾桨就足以产生所需的偏转力矩，这样，西科斯基就为实用型直升机制定了一种比较完美的外形，也为后来直升机的发展指明了方向。
直升机这才真正踏进人类社会生活。
1939年创造出实用型直升机VS-300
1940年，美国陆军决定购买这种直升机的改进型VS-316，并将其编号为R-4直升机。
R-4是一种双座直升机，旋翼的直径为米，最大重量1152千克，使用1台136千瓦的活塞发动机。
巡航速度为109千米／小时，航程达320千米。
在试飞中，R-4直升机的最大速度达到了125千米／小时，升限1524米。
西科斯基所设计的R-4直升机是一种非常成功的直升机。
它不仅能垂直起降，空中悬停、前飞、后飞、侧飞，而且还能在无动力情况下自转下降，因此，完全具备了现代直升机的飞行特点。
R-4直升机可载1名驾驶员和1名观察员。
如果只载1名驾员，它还可挂1枚深水炸弹，从军舰上起飞执行反潜任务。
R-4直升机是世界上服役较早的直升机。
第1架R-4直升机于1942年5月交付美国陆军后，该直升机开始使用并成批生产。
在此之后，西科斯基在R-4直升基础上又研制出了R-5型和R-6型直升机。
R-4直升机是第一种服役的直升机
R-4直升机的诞生，具有划时代的意义。
它标志着直升机发展最艰难的探索时期已经结束。
从此，直升机开始走上了迅速发展的道路。
1946年贝尔公司研制的贝尔47架直升机获得美国航空局（FAA）的适航认证，贝尔公司也以此机进入直升机的生产行列，此后贝尔公司陆续的推出一系列贝尔47的改型：
47B、47B3、47D、47D1、47G、47J、47G2等。
贝尔47直升机成为第一种取得适航证的直升机
另外一位对直升机发展有较大贡献者为法兰·
皮亚索奇，他是第一位克服技术上的困难制造了纵列式双旋转翼直升机。
1946年成立皮亚索奇直升机公司，先后研制了HRP、HUP及H16纵列式双旋转翼直升机，其中H16为西方世界所曾建造最大型直升机，全机总重14500千克。
HUP直升机
直升机进入实用期后，其重大技术进展仍然像探索期的突破点一样，是在动力装置和旋翼方面。
首先是涡轴发动机采用20世纪50年代在军用飞机上开始发展了涡喷发动机，使飞机的速度和其他性能发生了飞跃。
当代涡轴发动机的功率重量比大约是活塞式发动机的两倍，耗油率低于活塞式，而且能够制造大功率的发动机。
直升机采用涡轴发动机代替活塞式发动机，不仅使直升机的飞行性能上了一个台阶，而且使制造大型或重型的、航程远、航时长的直升机成为可能，应用领域大为扩展。
同时结构的不断发展和完善，出现了几种不同的直升机构型：
单旋翼带尾桨式、单旋翼无尾桨式、双旋翼横列式、双旋翼纵列式、双旋翼共轴式、双旋翼交叉式和倾转旋翼等。
直升机发展的里程碑
249
直升机发展的起点
中国的竹蜻蜓和意大利人达芬奇的直升机草图，为现代直升机的发明提供了启示，指出了正确的思维方向，它们被公认是直升机发展史的起点。
人类第一架直升机
1907年8月，法国人保罗科尔尼研制出一架全尺寸载人直升机，并在同年11月13日试飞成功。
这架直升机被称为“人类第一架直升机”。
这架名为“飞行自行车”的直升机不仅靠自身动力离开地面米，完成了垂直升空，而且还连续飞行了20秒钟，实现了自由飞行。
保罗科尔尼研制的直升机带两副旋翼，机身由V形钢管和6个钢管构成的星形件组成，并采用钢索加强，以增加框架结构的刚度。
V形框架中部安装一台24马力的Antainette发动机和操作员座椅。
机身总长米，重260千克。
世界上第一种试飞成功的直升机
1936年，福克对早期直升机进行多方面改进之后，制造了FW-61直升机，1年后该机创造了多项世界纪录。
这是一架机身类似固定翼飞机，但没有固定机翼的大型双旋翼横列式直升机，它的两副旋翼用两组粗大的金属架分别向右上方和左上方支起，两副旋翼水平安装在支架顶部。
FW-61旋翼毂上装有周期变距装置，在旋翼旋转过程中可改变桨叶桨距。
还有一根可变动桨距的操纵杆来改变旋翼面的倾斜度，以实现飞行方向控制。
FW-61就是靠这套周期变距装置和操纵杆保证了它的机动飞行。
该机旋翼直径7米。
动力装置是一台功率140马力的活塞发动机。
这是世界上第一架具有正常操纵性的直升机。
该机时速100～120千米，航程200千米，起飞重量953千克。
1938年，汉纳赖奇驾驶FW-61直升机在柏林体育场进行了一次完美的飞行表演。
这架直升机被直升机界认为是世界上第一种试飞成功的直升机。
第一架实用直升机
1939年春，美国的伊戈尔西科斯基完成了VS-300直升机的全部设计工作，同年夏天制造出一架原型机。
这是一架单旋翼带尾桨式直升机，装有三片桨叶的旋翼，旋翼直径米，尾部装有两片桨叶的尾桨。
其机身为钢管焊接结构，由V型皮带和齿轮组成传动装置。
起落架为后三点式，驾驶员座舱为全开放式。
动力装置是一台四气缸、75马力的气冷式发动机。
这种单旋翼带尾桨直升机构型成为现在最常见的直升机构型。
西科斯基不断对VS-300进行改进，逐步加大发动机的功率。
1940年5月13日，VS-300进行了首次自由飞行，当时安装了90马力的富兰克林发动机。
世界上第一种投入批生产的直升机
R-4直升机是美国西科斯基公司20世纪40年代研制的一种2座轻型直升机,是世界上第1种投入批量生产的直升机，也是美国陆军航空兵、海军、海岸警卫队和英国空军、海军使用的第一种军用直升机。
该机的公司编号为VS-316，VS-316A。
美国陆军航空兵的编号为R-4，美国海军和海岸警卫队的编号为HNS-1。
直升机的军用发展
276
1初期使用阶段
20世纪30～40年代，美军有极少量的R4直升机配备到航空母舰上，用于救护落水的飞行员，可以说是直升机在军事应用上的尝试。
直至20世纪50年代初的朝鲜战争，直升机才有规模地投入军事应用。
经过大小局部战争的使用，直升机已成为现代战争不可缺少的武器装备。
它在战场上的出现，推动了传统作战方式的变革，并对直升机在军事及民用领域的应用与发展，起到了强大的驱动和支持作用。
R4
20世纪50年代至60年代初，为直升机在战场上的用途作了多种初步的探索。
首次在战争中使用是在朝鲜战场上，美国陆、海、空军都装备和使用了直升机。
先是用于抢救飞行员，运送伤员并输送武器、弹药、器材和给养。
后来又用直升机配合地面部队作战，主要是运送战斗分队到预定地点作战，营救被围困的分队，校正炮兵射击、进行空中侦察和引导作战飞机攻击等。
在这个阶段，直升机在军事上应用的又一次尝试是在阿尔及利亚战争中。
在战争期间，法军使用直升机除了用于运输、侦察、救护等任务外，还把地面战斗用的普通机枪搬到直升机舱内，通过舱门及舱口，从低空向分散的敌人射击。
CH-34、SE-3160直升机就是武装直升机发展的雏形。
法军在阿尔及利亚的这种尝试，为武装直升机的问世及其战术运用开创了先例。
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