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从竹蜻蜓到早期直升机的诞生
时间:2008-1-17 9:21:33 来源:大众科普网 作者: 编辑: 访问次数: 关闭

     直升机(习称直升飞机)是指依靠发动机带动旋翼产生升力和推进力的航空器。直升机能垂直起落、空中悬停、原地转弯,并能前飞、后飞、侧飞;能在野外场地垂直起飞和着陆,不需要专门的机场和跑道;能贴近地面飞行和长时间悬停,超越障碍,或利用地形地物隐蔽活动,能吊运体积大的武器装备,不受本身容积的限制。尽管与固定翼飞机相比,直升机存在着航程短,速度小,振动和噪音较大等缺点,但却因其独有的特性在军事上得到了广泛的应用,成为了现代军队的重要技术装备之一。 

  直升机虽然是西方工业大国发明的,但其基本原理却产生于古代的中国。早在4000多年前,勤劳勇敢的中国人民就懂得了利用风力,并相继创造出了风车和风扇。在风扇的基础上,人们又为孩子发明了一种玩具――“竹蜻蜓”。它是由一根竹棒和一个(或几个)竹片构成的,竹片被削成了向同一方向的倾斜面。因此,当用孩子们双手夹住竹棒使劲一搓时,“竹蜻蜓”就会旋转着飞向空中。随着惯性减弱、转速降低,“竹蜻蜓”又会旋转着稳稳地落回地面。大约到了明代的时候,中国的大约到了明代的时候,中国的“竹蜻蜓”传到了欧洲,被称作“中国的飞行陀螺”。 

     尽管这种“竹蜻蜓”没有连续提供动力的装置,但它却给那些梦想着升天的发明家们以极大的启示:如果给这种“竹蜻蜓”装上一个适当的动力装置,使之能够连续不停地旋转,岂不就可以克服空气的摩擦力,在空中长时间地飞行了吗? 

  15世纪,欧洲的一些人已经开始探索直升机的发展道路。最先设想直升飞行器,并画出了草图的人是意大利的著名画家、杰出的艺术与科学大师莱奥纳尔多·达·芬奇。而在此之前,达·芬奇还曾提出过扑翼机的设想。不幸的是,他的这种直升飞行器草图同他的扑翼机草图一样,当时并没有发表。直到1893年,达·芬奇的关于这两种飞行器研究的著作才得以出版。虽然达·芬奇的这些设想都没有能够得以实现,但其设计思想却有许多值得后人借鉴的地方。后人为了介绍直升机探索的艰苦过程,曾根据达·芬奇的草图仿制了一个直升飞行器的模型。至今,这个模型仍被摆放在纽约的一个博物馆里,供人参观。 

  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,上面装有两副向相反方向旋转的旋翼,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。 

  30余年后,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3.6公斤,采用双桨共轴式旋翼,装有一台0.184千瓦(0.25马力)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12.2米的高度,并在空中停留了20秒钟的时间。 

  飞向天空的梦想,吸引了许许多多的人投身到飞行器的研制中来,一部分人致力于固定翼飞机的发展,一部分人致力于直升机的发展。19世纪末至20世纪初,不仅诞生了居里夫人、爱因斯坦等一大批杰出的科学家,而且机械制造技术也得到了突破性的进展。尤其是N.A.奥托在1867年发明的4冲程内燃机,对飞机设计师们来说,无异于是雪中送炭。也就是在这一时期,直升机的发展进入了一个新的阶段,法国、西班牙、意大利、德国、美国、俄国等国家的许多科学家,都在为直升机的研制而奋斗。这一阶段,诞生了许多直升机模型。 

  1907年8月24日,法国工程师布雷盖-里歇驾驶着他自己设计制造的一架真正的直升机,飞离了地面。这架看起来相当笨重的直升机装有4副旋翼,每副旋翼由8个巨大的双层桨叶组成,上面装有一台36.7于瓦(50马力)的发动机,可乘载一人。这是世界上第一架由人驾驶着飞离地面的直升机。布雷盖的直升机模型成了直升机发展的一个重要起点。 

  布雷盖直升机的严重不足之处,那就是没有飞行操纵系统,这就使得布雷盖直升机的飞行稳定性极差,不能在天空自由飞行。一年后,布雷盖又制造出经过完善的第二架直升机,但该机仍没有解决飞行操纵的问题。1909年,布雷盖第三架直升机造好后,仍然未能解决飞行操纵问题。最后,被飞行操纵问题所困扰的布雷盖,决定暂时放弃了垂直飞行试验,等待时机成熟时再重操旧业。 

  就在布雷盖飞行后不久,一个名叫保罗·科尔尼的英国人也完成了一架名为“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18.3于瓦(25马力)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。 

  与此同时,丹麦设计师埃勒哈默尔又推出了一架复合式直升机。埃勒哈默尔直升机的独特之处在于,他推出了许多有趣的创新。例如设计了液压离合器和齿轮箱;由上下两层对转的旋翼提供升力;每个旋翼的末端安装了可以浩劫的叶片,改变叶片的角度,就可以改变飞机的飞行方向等,使得飞行员在一定程度上能够操纵直升机。之后,又有英国设计师佩斯卡拉设计出的3号直升机,并且创下了飞行736米的世界纪录。不过,最终直升机的操纵问题是直到1923年,西班牙设计师胡安·德·拉·谢尔瓦发明了铰接桨叶的桨毂后,才真正得到解决,从而为直升机的发展开辟了道路。 

  1910年,在尤里耶夫的领导下,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式直升机模型,并在1912年举行的国际浮空器展览会上获得了金质奖卓。尤里耶夫是苏联气体动力学家,苏联直升机制造业的创始人。1910年,他就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。 

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