直升机是飞机的一种,其最大特点是以一个或多个大型水平旋转的旋翼提供向上升力。直升机可以垂直升降,也可以停留在半空不动(悬停),或向后飞行,这一突出特点使得直升机在很多场合大显身手。直升机突出的反坦克能力更是是它成为现代战争不可缺少的一环。直升机的缺点是旋翼阻力大,速度低,耗油量高,航程短,在战争中雷达反射面积大,易遭受地面单兵作战武器的袭击。
飞行原理
普通固定翼飞机飞行浮力源自固定在机身上的机翼。当定翼飞机向前飞,机翼与空气的相对运动产生向上升的浮力。直升机的浮力也来自相同的原理;但是直升机上的机翼并不是固定在飞机上,随著飞机向前运动;而是在机顶上旋转。所以直升机上的“螺旋桨”其实是旋转中的机翼,正确名称为“旋翼”当旋翼提供浮力的同时,也会令飞机与旋翼作相反方向旋转,必须以相反的力平衡。多数做法是以小型的螺旋桨或风扇在机尾作相反方向的推动,也有新型直升机是靠在尾部吹出空气,用附壁效应产生的推力平衡,好处是大幅减少噪音,而且也可以避免尾部螺旋桨碰损的可能性,提高飞机安全性。部分大型直升机则使用向不同方向旋转的旋翼,互相抵消对机体产生的旋转力。
历史
人类有史以来就向往着能够自由飞行。古老的神话故事诉说着人类早年的飞行梦,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。例如哪阿拉伯人的飞毯,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,不可能创造出载人的飞行器,可以说,那是人类飞行的幻想时期。即使在幻想时期,仍然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。
竹蜻蜒有据可查的历史记载于晋朝(公元265—420‘年).葛洪所著的抱朴子一书中。它利用螺旋桨的空气动力实现垂直升空,演示了现代直升机旋翼的基本工作原理。简明不列颠百科全书第9卷写道:“直升机是人类最早的飞行设想之一,多年来人们一直相信最早提出这一想法的是达?芬奇,但现在都知道,中国人比中世纪的欧洲人更早做出了直升机玩具。”这种玩具于14世纪传到欧洲,带去了中国人的创造。欧洲人将它作为航空器来研究和发展。“
英国航空之父”乔治?凯利(1773一1857年)曾制造过几个竹蜻蜓,用钟表发条作为动力来驱动旋转,飞行高度曾达27m。随着生产力的发展和人类文明的进步,直升机的发展史由幻想时期进入了探索时期。欧洲产业革命之后,机械工业迅速倔起,尤其是本世纪初汽车和轮船的发展,为飞行器准备了发动机和可供借鉴的螺旋桨。经过航空先驱者们勇敢而艰苦的创造和试验,1903年莱特(wright)兄弟创造的固定翼飞机滑跑起飞成功。在此期间,尽管在发展直升机方面他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。试验机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。双桨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。
俄国人尤利耶夫另辟捷径,提出了利用尾桨来配平旋翼反扭矩的设计方案并于1912年制造出了试验机。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。
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著进展,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。
飞机工业的发展,使航空发动机的性能迅速提高,为直升机的成功提供了重要条件。旋翼技术的第一次突破,归功于西班牙人ciervao他为了创造“不失速”的飞机以解决固定翼飞机的安全问题,采用自转旋翼代替机翼,发明了旋翼机。旋翼技术在旋翼机上的成功应用和发展,为直升机的诞生提供了另一个重要条件。
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”1938年,年轻的德国人汉纳赖奇驾驶一架双旋翼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。1936年,德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进之后,公开展示了自己制造的fw-61直升机,1年后该机创造了多项世界纪录。
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。
20世纪40年代,美国沃特-西科斯基公司研制的一种2座轻型直升机r-4,它是世界上第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,英国空军将其命名为“食蚜虻”1(hoverfly1),英国海军将其命名为“牛虻”(gadfly)。
到30年代末期,在法国、德国、美国和苏联都有直升机试飞成功,并迅速改进达到了能够实用的程度。第二次世界大战的军事需要,加速了这一进程,促使直升机发展由探索期进入实用期,直升机开始投入生产线生产。到二战结束时,德国工厂已生产了30多架直升机,美国交付的r5、r6直升机已达400多架。
20世纪的后半期直升机进入航空实用期,直升机的应用领域不断扩展,数量迅速增加。至今已有几万架直升十机服务于国民经济的各个部门和军事领域。直到今天,经过人类100多年的不懈努力,直升机技术技术不断突破,使其应用效能和飞行性能不断改善,从而更适合于使用的拓展,技术上也逐步趋于成熟。
20世纪90年代,直升机发展进入全新的阶段,出现了目视、声学、红外及雷达综合隐身设计的武装侦察直升机。典型机种有:美国的rah-66和s-92,国际合作的“虎”、nh90和eh101等,这些新型的... -->>
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