2009年2月18日星期三

云海骑兵

西方最早的用动力驱动的飞机是一种玩具直升飞机;人们知道的最早的直升飞机插图,是 14世纪初期绘制的,因此这种直升飞机玩具的出现,比14世纪还要早得多。这种玩具是直接从风车(一种被动的螺旋桨)衍生出来的,但它却把风车的作用倒了个儿,把风车的翼板变成了一种主动的起推进作用的旋翼叶片。因此,它也是飞机螺桨的最初的模型。这种玩具有四个旋翼叶片,旋翼装在一个轴上,轴插在一个套筒里;轴上绕着一根长绳,绳子的头从套筒壁上的小孔拉出;猛拉绳子,轴就会迅速转动,使其高高地升起在空中。至今还有人玩这种玩具。

  达·芬奇最先制造出有动力源的直升飞机模型(动力源是钟表的弹簧);表面呈螺旋桨形。

  在1783年发明气球后不久,就制造出了水平转动的直升飞机螺旋桨,从现在的观点看来,它就变成了一种真正的螺旋桨。布兰查得于1784年首先把这种螺旋桨用于气球,用手转动(但无效)。从此以后,为飞机设计和制作的螺旋桨模型不胜枚举。1852年的吉法尔飞艇上曾使用螺旋桨,它是最先利用螺旋桨推进的足尺型载人飞行器。

  直升飞机玩具在17和18世纪越来越普遍;1796年,法国学者洛努瓦和比安弗尼,设计了一个用弓钻机械操作的双旋翼模型。这种模型为凯利于1809年所推广,此后经常为人们所仿制,竟成了制造直升飞机的人吸取灵感的主要泉源。在19世纪,有许多直升飞机的模型试飞成功。接着在1907年,在汽油发动机臻于完善之后,有两架载人的飞机成功地从地面上垂直起飞:布雷盖兄弟于9月在杜埃首先从地面垂直起飞,然而这次却名不符实,因为有人从地上使其稳定;科纽的双旋翼直升飞机于11月在利利克斯附近起飞,而这次飞行却没有外力的帮助。

  直升飞机的发展通过了一个过渡阶段才达到实用阶段;过渡阶段的直升飞机是西埃瓦旋翼机,这种飞机于1923年开始试飞。西埃瓦看到,要研制成功一种实用的直升飞机,在动力装置和旋翼叶片的控制方面会遇到一些难以解决的问题。直升飞机本身靠旋翼产生升力,又靠旋翼推进;它不仅能垂直起落,还能悬停。因此,西埃瓦设计了一个正规的飞机骨架,在头部装上一台牵引式螺旋桨和发动机,然后在机身上装上能自由旋转的旋翼叶片,而不是装上普通的机翼。当飞机在螺旋桨的推动下前进时,旋翼叶片就飞速转动,给飞机提供升力。但是,通过离合器和发动机连接的旋翼,经过初步加速后脱离接触,这样,旋翼机便能在地面上滑跑数英尺之后冲向天空。它也能在陡度很大的情况下着陆,但不能垂直着陆和在空中悬停。

  最初的完全实用的直升飞机,是德国人福克—阿赫格利斯研制成功的FL—61型。后来,西柯斯基又研制成功了VS—300型这种最早的单旋翼直升飞机。此后,直升飞机经历了长期的连续发展,终于成了一种新型的重要飞机。

  直升飞机的发展虽然比飞机发展缓慢,但至今也发展到了第四代。换代的标志是发动机和旋翼材料这两个重要方面的进步。

  从第一架直升机的诞生到1955年,这是第一代。这时直升机用的是活塞式发动机,旋翼是木质的。它飞行速度不快,大约只有每小时200公里左右;使用寿命也不高,大约为600小时左右。如美国1954年生产的S—58,虽然旋翼改成金属的,但发动机还是活塞式的。美国早期生产的贝尔—47和前苏联早期生产的米—4都是第一代的典型机种。

  从1956年到1965年,第二代直升机出现了。它们普遍采用喷气式发动机,旋翼全都采用金属材料,速度达到每小时250公里,寿命增到1200小时。

  如1961年生产的米—4,旋翼就改为金属材料了。前苏联1957年生产的米—6,装有喷气发动机,旋翼材料为钢梁、金属面。1962年试飞的米—8也是喷气直升机,它的平飞速度为每小时250公里。其中E型是世界最重的武装直升机。1957年美国将S—58改装喷气发动机,变成了第二代的S—61,最大平飞速度可达每小时267公里。此外,第二代直升机在载重、飞行高度和飞行距离上也较第一代有所提高。如米—4的最大戴重为1740千克,最大航程为400公里,而米—6最大载重为1.2万千克,航程600多公里。S—58起飞重量只有5900千克,升限为2900米高,而S—61起飞重量为90635千克,限为3385米高。法国1962年首次试飞的SA—321“超黄蜂”,也是第二代直升机的代表机型,它最大起飞重量为1.3万千克,升限4000米,航程800公里,一次可飞4小时。

  第三代直升机的主要改进是旋翼采用玻璃纤维材料,它的寿命更长,可达360O小时,速度可达每小时300公里。投产使用时间大约在1966年至1975年。代表机型有德国1967年试飞的BO-105,它的旋翼桨叶用玻璃钢制作,具有很大的挠性,在试验时,经受住了比它正常载重大10倍的疲劳性能,而完好无缺。它超载总重可达2300公斤,速度为每小时250公里,升限为4100米,航程为1000公里,一次可飞5小时45分钟。英国和法国于1971年合作生产的“山猫”,桨叶叶尖是成型玻璃钢,桨叶则由玻璃钢做蒙皮、不锈钢为梁、蜂窝结构为芯。它最大起飞重量为4万多千克,最大速度为每小时333公里,升限为3650米,最大航程为788公里。

   1976年以后,直升机发展到第四代,它换代的标志是旋翼材料改用复合材料,寿命更高,速度可达每小时350公里。代表机型有美国生产的S—70A。

  它的尾桨十字梁用的就是碳纤维复合材料,它不必用任何铰链,挠性好,寿命极高。美国1976年以后,将BO-150型机的桨叶改用复合材料等,变成了一种轻型运输直升机YUH—61A,它在70年代后期成为美国陆军的新机种。

  除了发动机和旋翼材料的改进外,新一代的直升机在重量和个体大小上,则向两极发展。向大型发展的,可以装载更重、更大的东西,如前苏联1981年展出的米—26,能载20吨重物,客运可载100人,是目前世界最大、最重、翼桨叶最多(8片)的单旋翼直升机。向小型发展的,如目前正在研究的“空中摩托”小型单人直升机,总重量才有100千克,能飞3000米高。

  还有一种“旋翼”式微型直升机,一个人乘上它,可以向上下、左右、前后飞行,或停悬在空中。此外,总重在10吨左右的中型军用机,因为它兼具重型机的载重大、轻型机灵巧的优点,所以发展很快。

  早期的直升机在军事上大多用在抢救、空降等方面。60年代初,法国首次用直升机攻击地面目标。美国在越南战争中还进一步研究出一种专门用机枪攻击地面目标的AH—1G武装直升机,后来发展到用空地对导弹攻击地面目标的AH—1Q。最近,美国还生产了一种装有最先进武器的新型直升机AH—64,它号称是世界上最昂贵的武装直升机。

  据最新报道,法国和德国也将合作研制一种“虎”式新型战斗直升机,它的作战能力将优于目前任何一种军用直升机。

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