直升机历史.doc

第一章　历史 P．G．哈里森 等 [英国] 早期历史 1930年以后 早期历史 　　自从1903年12月在固定翼飞机上的飞行获得成功以后，人类的注意力便愈来愈多地转向了旋翼机飞行这个难度更大和更为复杂的问题。幻想家们早就预言，有可能出现一种垂直升入空中之后再改为向前飞行的飞机。这种可能性激发了列奥纳多·达·芬奇的想象力，结果是他在1490年设计了一种以木头和上了浆的麻布为原料的飞机，以弹簧装置为动力，他将它称之为螺旋体。早期的许多设计者都曾设想，这种飞机就是应该象一枚螺丝钉那样笔直地钻到空中去的。至于如何使它回到地面上来，则谁也说不清楚!图1.1所示便是达·芬奇的螺旋体。“helicopter”(直升机)这个词，据信部分地来源于这种飞行机器：它是由“helix”(螺旋)和“pteron”(翼)这两个希腊词组成的。 图1.1　达·芬奇的螺旋体 　　达·芬奇即使没有亲眼看见，也一定听说过那种能够垂直向上飞去的灵巧玩具 [ 译者注：指竹蜻蜓。 ] ，但他却不可能知道，有人驾驶的直升机要到417年以后方才问世。在这几百年里面固然也不乏创新之见，其所以均未获得成功，主要障碍还在于缺少重量轻而能产生足够的功率重量比的发动机。N．A．奥托在1876年发明了四行程内燃机，这是飞机设计师们期待已久的重大突破。布雷盖－里歇的1号自转旋翼机在一台45马力的安托瓦内特发动机上应用了奥托循环 [ 译者注：内燃机热力循环的一种，为纪念奥托而得名。 ] 的原理；于1907年9月第一次成功地实现了垂直飞行。如图1.2所示，这架飞机有一个中央机架和四根钢管支臂。机架支承着驾驶员和动力装置，每根支臂上则装有一组直径8米的八叶旋翼。斜线相对的两组旋翼顺时针旋转，另两组则逆时针旋转。这架飞机升到了1.5米的高度，但由于它每一个角需要有一个人来保持稳定，既不能操纵，本身也没有操纵装置，所以还算不上是第一架真正能够自由飞行的直升机。 图1.2　布雷盖－里歇1号自转旋翼机 　　 1907年11月，保罗·科尔尼在科甘维叶驾驶他那“飞行自行车”在0.3米的高度上飞了20秒钟，这才是第一次垂直自由飞行。图1.3所示便是他的那部飞行机器，它是由一个装在四轮起落架上的“V”形构架组成的，驾驶员和24马力的安托瓦内特活塞式发动机位于中央。“V”字的两个末端各有一个自行车轮样的轮子，每个轮子上固定了两个有蒙皮的桨叶，它们就是旋翼桨叶，直径6米。轮子由中心轴的皮带驱动，至于操纵(这就是当时的操纵)，则是通过装在支撑构架末端的两个固定叶片来进行的。这部机器结构不牢固，传动装置不可靠，几乎没有操纵系统，很不实用，因此在进行了历史性飞行后不久便被放弃了。 图1.3　保罗·科尔尼的直升机 　　获得合适的发动机的问题解决了以后，直升机设计人员便面临了安定性和操纵的问题，这是在保罗·科尔尼的直升机上突出地反映出来的。一个时期以来人们早已认识到，旋翼在某个方向上有旋转动量，便在相反的方向上产生了反作用动量。因为根据牛顿第三定律，每一个作用力都有一个反作用力，它们的大小相等，方向相反。为了克服这种反作用力矩，人们想出了许多办法。大家最熟悉的一种便是使用共轴式双翼，即围绕同一个轴或各自的轴以相反的方向旋转，于是这两个反作用力矩便相互抵销了。1874年，德国的阿亨巴赫提出了一项设计，其中包括一个尾桨，用以控制反作用力矩。这种现在已为大家所熟悉了的装置，当时还是第一次提出来。人们还发现，如果主旋翼桨叶所需的动力在叶片的顶端提供，而不是通过操纵轴来驱动，那就不会出现力矩。结果便有不少种设计(从蒸汽喷管或压缩空气到小型的驱动螺旋桨)采用了安装在主桨叶末端的装置。这种设想虽然不再需要有克服反作用力矩的装置，但是如何持续不断地把能量送到旋翼的尖端却是个复杂的问题，不是大家都有办法解决的。 　　方向控制和转变为向前飞行乃是很特殊的问题。初期的解决方法是把主旋翼倾斜到固定位置，使之既产生垂直升力，又能向前运动(布雷盖－里歇的2号直升机)；或者由驾驶员通过操纵索使主轴倾斜(丹尼的直升机)。1912年，早期最卓越的设计师之一、丹麦的埃勒哈默尔推出了一架复合式直升机。如图1.4所示，它有许多有趣的创新。除了液压离合器和齿轮箱以及一台36马力的星型活塞式发动机以外，它的升力是由对转式双旋翼提供的，每个旋翼的末端有可以活动的叶片。改变叶片的角度，便可改变飞行的方向。这是驾驶员在飞行中能够确实操纵直升机的最早和最成功的事例之一。 图1.4　1912年埃勒哈默尔的直升机 　　这架直升机于1916年坠毁，埃勒哈默尔此后便暂时停止了他的实验，直到1930年又重新开始。 　　 20年代初期出现了几个令人注目的设计，其中最有发展前途的便是佩斯卡拉的3号直