利刃-第2章
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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8。5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。
自首次系留飞行以来，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是美国沃特…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，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）。
＇编辑本段＇早期
在20世纪40年代至50年代中期是实用型直升机发展的第一阶段，这一时期的典型机种有：美国的S…51、S…55/H…19、贝尔47；苏联的米…4、卡…18；英国的布里斯托尔…171；捷克的HC…2等。这一时期的直升机可称为第一代直升机。
贝尔47是美国贝尔直升机公司研制的单发轻型直升机，研制工作开始于1941年，试验机贝尔30于1943年开始飞行，1945年改名为贝尔47，1946年3月8日获得美国民用航空署（CAA）的适航证，这是世界上第一架取得适航证的民用直升机。该机是单旋翼带尾桨式布局、两叶桨叶的跷跷板式旋翼。旋翼下面有稳定杆，与桨叶呈直角。普通的自动倾斜器可进行总距和周期变距操纵。尾梁后部有两个桨叶的全金属尾桨。
卡…18是苏联卡莫夫设计局设计的单发双旋翼共轴式轻型多用途直升机，于1957年年中首次飞行，此后不久投入批生产。采用两副旋转方向相反的3桨叶共轴式旋翼，桨叶为木质结构。装1台275马力的九缸星形活塞式发动机。机身为钢管焊接结构，具有轻金属蒙皮和硬壳式尾梁。座舱内可容纳1名驾驶员和3名旅客。采用四轮式起落架，前起落架机轮可以自由转向。
这个阶段的直升机具有以下特点：动力源采用活塞式发动机，这种发动机功率小，比功率低（约为1。3千瓦/千克），比容积低（约247。5千克/米3）。采用木质或钢木混合结构的旋翼桨叶，寿命短，约为600飞行小时。桨叶翼型为对称翼型，桨尖为矩形，气动效率低，旋翼升阻比为6。8左右，旋翼效率通常为0。6。机体结构采用全金属构架式，空重与总重之比较大，约为0。65。没有必要的导航设备，只有功能单一的目视飞行仪表，通信设备为电子管设备。动力学性能不佳，最大飞行速度低（约为200千米/小时），振动水平在0。25g左右，噪声水平约为110分贝，乘坐舒适性差。
中期
20世纪50年代中期至60年代末是实用型直升机发展的第二阶段。这个阶段的典型机种有：美国的S…61、贝尔209/AH…1、贝尔204/UH…1，苏联的米…6、米…8、米…24，法国的SA321“超黄蜂”等。这个时期开始出现专用武装直升机，如AH…1和米…24。这些直升机称为称为第二代直升机。
这个阶段的直升机具有以下特点：动力源开始采用第一代涡轮轴发动机。涡轮轴发动机产生的功率比活塞式发动机大得多，使直升机性能得到很大提高。第一代涡轮轴发动机的比功率约为3。62千瓦/千克，比容积为294。9千瓦/米3左右。直升机旋翼桨叶由木质和钢木混合结构发展成全金属桨叶，寿命达到1200飞行小时。桨叶翼型为非对称的，桨尖简单尖削与后掠，气动效率有所提高，旋翼升阻比达到7。3，旋翼效率提高到0。6。机体结构为全金属薄壁结构，空重与总重之比降低到0。5附近。已采用减振的吸能起落架和座椅。机体外形开始考虑流线化，以减小气动阻力。直升机座舱开始采用纵列式布置，使机身变窄。性能明显改善，最大飞行速度达到200~250千米/小时，振动水平降低到0。15g左右，噪声水平为100分贝，乘坐舒适性有所改善。
20世纪70年代至80年代是直升机发展的第三阶段，典型机种有：美国的S…70/UH…60“黑鹰”、S…76、AH…64“阿帕奇”，苏联的卡…50、米…28，法国的SA365“海豚”，意大利的A129“猫鼬”等。
在这一阶段，出现了专门的民用直升机。为了深入研究直升机的气动力学和其它问题，这时也设计制造了专用的直升机研究机（如S…72和贝尔533）。各国竞相研制专用武装直升机，促进了直升机技术的发展。
这个阶段的直升机具有以下特点：涡轮轴发动机发展到第二代，改用了自由涡轴结构，因此具有较好的转速控制特征，改善了起动性能，但加速性能没有定轴结构的好。发动机的重量和体积有所减小，寿命和可靠性均有提高。典型的发动机耗油率为0。36千克/千瓦小时，与活塞式发动机差不多。旋翼桨叶采用复合材料，其寿命比金属桨叶有大幅度提高，达到3600小时左右。翼型不再借用固定翼飞机的翼型，而是为直升机专门研制的翼型，即二维曲线变化翼型。桨尖呈抛物线后掠。桨毂广泛使用弹性轴承，有的成无铰式。尾桨已开始采用效率高又安全的涵道尾桨。旋翼升阻比达8。5左右，旋翼效率提高到0。7左右。机体次结构也采用复合材料制造，复合材料占机体总重的比例通常为10％左右，直升机的空重/总重比一般为0。5。对于军用直升机，特别是武装直升机来说，提出了抗弹击和耐坠毁要求。美军方提出了军用直升机耐毁标准MIL…STD…1290，已成为军用直升机的设计标准。为满足这些标准，军用直升机采用了乘员装甲保护，专门设计了耐坠毁起落架、座椅和燃油系统。电子系统已发展到半集成型。直升机采用大规模集成电路通讯设备、集成的自主导航设备、集成仪表、电子式与机械式混合操纵机构等。机上的电子设备之间靠一条双向数字数据总线交连，通过这条总线可进行信息发射和接收。直升机采用混合布置的局部集成驾驶舱。第一代夜视系统的使用使直升机具备了夜间飞行能力。这种较为先进的半集成电子设备使直升机通讯距离显著增大，导航距离与精度明显提高，仪表数量有所减少，飞行员工作负荷得到减轻，也使直升机具备了机动/贴地飞行以及在不利气象/夜间条件下的飞行能力，从而提高了直升机的整体性能。动力学性能明显提高。直升机的升阻比达到5。4，全机振动水平约为0。1g，噪声水平低于95分贝，最大飞行速度达到300千米/小时。
现代
20世纪90年代是直升机发展的第四阶段，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，称为第四代直升机。
这个阶段的直升机具有以下特点：采用第3代涡轴发动机，这种发动机虽然仍采用自由涡轴结构，但采用了先进的发动机全权数字控制系统及自动监控系统，并与机载计算机管理系统集成在一起，有了显著的技术进步和综合特性。第3代涡轴发动机的耗油率仅为0。28千克/千瓦小时，低于活塞式发动机的耗油率。其代表性的发动机有T800、RTM322和RTM390。桨叶采用碳纤维、凯芙拉等高级复合材料制成，桨叶寿命达到无限。新型桨尖形状繁多，较突出的有抛物线后掠形和先前掠再后掠的BERP桨尖。这些新桨尖的共同特点是可以减弱桨尖的压缩性效应，改善桨叶的气动载荷分布，降低旋翼的振动和噪声，提高旋翼的气动效率。球柔性和无轴承桨毂获得了广泛应用，桨毂壳体及桨叶的连接件采用复合材料，使结构更为紧凑，重量大为降低，阻力大大减小。旋翼升阻比达到10。5，旋翼效率为0。8。这个阶段应用了无尾桨反扭矩系统，其优点是具有良好的操纵响应特性、振动小、噪声低，不需要尾传动轴和尾减速，使零部件数量大大减小，因而提高了可维护性。复合材料在直升机上获得了前所未有的广泛应用。直升机开始采用复合材料主结构，复合材料的应用比例大幅度上升，通常占机体结构重量的30~50％。这一时期的民用型直升机的空重/总重比约为0。37。高度集成化的电子设备。计算机技术、信息技术及智能技术在直升机上获得应用，直升机电子设备朝着高度集成化方向发展。这一时期的直升机，采用了先进的增稳增控装置，用电传、光传操纵取代了常规的操纵系统，采用先进的捷联惯导、卫星导航设备及组合导航技术，先进的通讯、识别及信息传输设备，先进的目标识别、瞄准、武器发射等火控设备及先进的电子对抗设备，采用了总线信息传输与数据融合技术，并正向传感器融合方向发展。机上的电子、火控及飞行控制系统等通过多余度数字数据总线交连，实现了信息共享。采用了多功能集成显示技术，用少量多功能显示器代替大量的单个仪表，通过键盘控制显示直升机的飞行信息，利用中央计算机对通讯、导航、飞行控制、敌我识别、电子对抗、系统监视、武器火控的信息进行集成处理从而进行集成控制。采用这类先进的集成电子设备，大大简化了直升机座舱布局和仪表板布置，系统部件得到简化，重量大大减轻。更主要的是极大地减轻了飞行员工作负担，改善了直升机的飞机品质和使用性能。直升机的全机升阻比达到6。6，振动水平降到0。05g，噪声水平小于90分贝，最大速度可达到350千米/小时。
中国直升机的发展
1。直5（Z…5）
直…5是我国制造的第一种多用途直升机，也是新中国直升机科研应用的开端。
研制初期代号“旋风25”，原型为苏联米…4直升机。
1958年2月，哈尔滨飞机工业公司按照苏联提供的全套图纸资料开始仿制米…4，1958年12月14日首次试飞，1959年初由国家鉴定委员会正式验收，投入批生产。63年9月21日航定委同意直5直升机优质过关，批准定型投产；其动力装置活塞…7于同年12月25日优质过关，投入批生产。共生产了545架。
直…5可用于物资、人员输送、救生、边境巡逻。1980年停产。
直…5采用1台活塞…7气冷星形14缸发动机，功率1770马力（1250千瓦）。主螺旋桨直径21米，长为16。8米，高为4。4米。起落架为固定四点式，前起落架横向轮距1。53米，主起落架轮3。82米、前主轮距3。79米。机舱体积达16立方米，一个侧舱门，一个蚌式后舱门。一次可运载11名全副武装的士兵，或8个伤员担架和1名医务人员。发动机舱位于机头，通过传动轴驱动机舱顶部的主旋翼和尾部的尾桨。驾驶舱位于机头前上部，两人机组，两人均可独立完成飞行操纵。可装载1。2吨货物，吊运时可运载1。35吨。直…5的机舱内可装卸北京212A吉普，该吉普常用于作为78式82毫米无座力炮的载车，为空降兵提供火力支援。更大威力的是75式105mm无坐力炮，于1964年研制，可摧毁主战坦克、装甲车辆和坚固野战工事等，1975年设计定型。火炮由炮身和炮架两部分组成。采用了高、低压发射原理和炮口制退器与缩小喷口相结合的方法。仍由北京…212A轻型越野车携带。初速（破甲弹）503米/秒，最大射程（杀伤爆破榴弹）7400米，有效射程（破甲弹）1100米；直射距离（破甲弹）580米，射速5～6发/分，炮身长3409毫米。尾桨为3片推进式玻璃钢奖叶，驾驶员座舱位于机身前上部 舱内有2个座椅。起落架为4轮式；动力装置：1台气冷式14缸塞？7发动机，最大功率1250千瓦（1700马力）。
2。直6（Z…6）
直…6是在直…5基础上改型设计的以空降为主的多用途直升机，1969年12月15日首飞，共生产了15架，未能正式投产；在此不做详细介绍。
3。直7（Z…7）
60年代中期，我国在研制轻型和中型直升机产品的同时，也开始考虑自个研制能装载一个加强排兵力的重型直升机产品。根据部队提出的需求，1969年，中国航空研究院决定由新组建的直升机设计研究所承担重型直升机的设计任务，直升机的编号为直7。 1970 年3月，直7研制工作开始，承担研制的有直升机�
