曾翔龍

提起航空家族中的“輕騎兵”，非直升機莫屬。相信大家對直升機最深刻的印象還是它緊急時刻出現(xiàn)在高層樓頂?shù)膸洑馍碛啊]錯，正是因為這種能夠低空低速飛行、小面積場地垂直起降的特點，直升機被廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。今天，我們就來講講直升機的故事，看看這種頗具創(chuàng)造性的飛行器到底在航空家族中扮演了什么樣的角色！

直升機誕生記

1907年，法國人保羅·科爾尼研制出一架名為“飛行自行車”的全尺寸載人直升機，并在同年試飛成功。作為世界上第一架直升機，它不僅可以靠自身動力離開地面0.3米，還能垂直升空、連續(xù)飛行20秒。不過，這架直升機雖然成功了，但各項性能離實際應(yīng)用還有很大差距，所以并未進入現(xiàn)代直升機的行列。后來，真正使直升機得以應(yīng)用的是一位俄裔美國人——伊戈爾·伊萬諾維奇·西科斯基。

西科斯基從小就沉迷于航空知識，尤其對達·芬奇所畫的直升機原理圖和中國的竹蜻蜓特別感興趣。12歲那年，西科斯基就制作了一架橡筋動力的直升機模型，表現(xiàn)出極強的創(chuàng)造力。

隨著航空制造技術(shù)的高速發(fā)展，西科斯基的航空夢想得以實現(xiàn)。1938年，聯(lián)合飛機公司的領(lǐng)導(dǎo)遺憾地告訴西科斯基，由他主管的固定翼飛機制造部門因為缺乏訂單而不得不關(guān)門大吉。無奈之下，西科斯基只能向領(lǐng)導(dǎo)請求，允許他和他的團隊一起完成最后一項工作——研制一型直升機。

領(lǐng)導(dǎo)們對西科斯基的才華和能力非常認(rèn)可，于是同意了他的請求?？偛窟€撥付給他 3萬美元的初始經(jīng)費用于研制工作。由于初始設(shè)計工作早已完成，所以項目啟動后，新型直升機的研制工作進展神速。

1939年9月14日，西科斯基輕松將他們最新研制出的VS-300直升機升到了兩三米高處，平穩(wěn)地懸停了10秒左右后，再輕巧地落回地面。這一次的飛行，開啟了航空史嶄新的一章。于是，VS-300直升機成為美國歷史上第一型實用直升機，同時也是世界歷史上第一型成功的單旋翼帶尾槳直升機。這種構(gòu)型在此后半個多世紀(jì)里引領(lǐng)著世界航空潮流，當(dāng)今世界上超過半數(shù)的直升機構(gòu)型也都是以西科斯基發(fā)明的這種單旋翼帶尾槳構(gòu)型為基礎(chǔ)的。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，直升機的使用效能和飛行安全性得到大幅提升和改善。在設(shè)計方面，一系列新概念、新方法、新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，也進一步推動了直升機的發(fā)展。

傾斜盤由上下兩部分構(gòu)成，上邊的盤伴隨著直升機旋翼旋轉(zhuǎn)，下邊的盤不旋轉(zhuǎn)，但是可以進行左右、傾斜運動。當(dāng)直升機需要上升的時候，飛行員會調(diào)整推桿，把兩個盤往下推，從而增大旋翼的迎角，使升力增加。反之，當(dāng)直升機需要下降時，飛行員就會將兩個盤往上拉，使旋翼迎角減小，從而減少升力。

旋翼一般由渦輪軸發(fā)動機或活塞式發(fā)動機通過機械傳動系統(tǒng)來驅(qū)動，也可由槳尖噴氣產(chǎn)生的反作用力來驅(qū)動。目前，應(yīng)用較多的是機械驅(qū)動式的單旋翼直升機和雙旋翼直升機，其中單旋翼直升機數(shù)量最多。

發(fā)動機驅(qū)動旋翼產(chǎn)生升力，將直升機托舉到空中。同時，主發(fā)動機也輸出動力至尾部的小螺旋槳，此時機載陀螺儀能偵測直升機回轉(zhuǎn)角度并反饋至小螺旋槳，通過調(diào)整小螺旋槳的螺距就可以抵消大螺旋槳在不同轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的反作用力。

直升機界的個性“大咖”

隱形直升機

隱形直升機是一種不易被目視、雷達、紅外等設(shè)備探測到的直升機。世界上第一種隱形直升機是美國的 RAH-66“科曼奇”。它是由美國波音公司和西科斯基飛行器公司共同研制的一型雙發(fā)單旋翼隱身偵察武裝直升機。這款直升機采用了多面體圓滑邊角設(shè)計和雷達吸波材料，在機頭和機身側(cè)面均做了隱身處理，極大地減少了機體對雷達波的反射，外觀看起來也更加圓滑緊湊。

由于RAH-66的設(shè)計理念是“發(fā)現(xiàn)敵人而不被發(fā)現(xiàn)”，所以除了全面隱身設(shè)計，它還在瞄準(zhǔn)和目標(biāo)獲取系統(tǒng)上采用了最新技術(shù)，能夠更精準(zhǔn)地鎖定目標(biāo)，同時擴展了交戰(zhàn)距離、增加了交戰(zhàn)時的飛行速度。

RAH-66的雷達和紅外特征都遠(yuǎn)低于陸軍規(guī)定值，與現(xiàn)有的直升機相比，雷達反射面積縮小了 99%、紅外特征降為原來的7%、噪聲降低了84%、視覺體積縮小了10%。它剛出現(xiàn)的時候，堪稱“領(lǐng)先對手一個時代的巔峰之作”，敵軍在雷達屏幕上很難發(fā)現(xiàn)它的蹤跡，所以它經(jīng)常猶如空中幽靈般神不知鬼不覺地出現(xiàn)在對手面前。

不過，作為一個超越時代的偉大作品，RAH-66的命運卻令人唏噓。作為世界上第一種完全數(shù)字化、隱身、部分智能化的直升機，為了適應(yīng)21世紀(jì)的作戰(zhàn)環(huán)境，RAH-66的設(shè)計構(gòu)型一改再改，采用的技術(shù)越發(fā)復(fù)雜，因此制造進度一拖再拖，再加上高昂的造價，RAH-66最終不得不“獨孤求敗，落寞退場”。但或許在未來，隨著作戰(zhàn)環(huán)境的改變，RAH-66 還會重新煥發(fā)天才的絕世光彩！

速度最快的直升機

V-22“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機是美國一型具備垂直起降和短距起降能力的傾轉(zhuǎn)旋翼機。準(zhǔn)確地說，傾轉(zhuǎn)旋翼機是一種將固定翼飛機和直升機特點融為一體的新型飛行器，有人形象地稱其為空中“混血兒”。

V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機在外形上與固定翼飛機相似，但翼尖的兩臺可旋轉(zhuǎn)發(fā)動機能夠帶動兩具旋翼旋轉(zhuǎn)，為飛行提供升力。在直升機狀態(tài)下，V-22能夠擁有直升機的垂直升降和懸停能力;在固定翼狀態(tài)下，V-22能夠具備固定翼螺旋槳飛機高速、航程遠(yuǎn)、油耗低的優(yōu)點，成為世界上飛得最快的直升機。

傾轉(zhuǎn)旋翼機綜合了固定翼飛機和直升機的優(yōu)勢，同時也避免了二者的劣勢。相比UH-60“黑鷹”等傳統(tǒng)直升機，V-22能夠達到500千米的時速，這在需要救援或者其他快速反應(yīng)的場合就顯示出突出的優(yōu)勢。此外，它還擁有良好的懸停能力，使其能夠擔(dān)負(fù)投送特種部隊的重任。無論是高速飛行還是有效懸停，其奧秘就在于V-22的機翼能夠像變形金剛一樣活動，并在垂直和水平兩種不同模式間來回切換。

不過，這種奇特的設(shè)計也給它帶來了極大的安全隱患。比如，在降落和低速俯沖的過程中，V-22極易進入危險的氣流渦環(huán)狀態(tài)，形成對飛行員視野造成極大影響的下洗氣流等。盡管這是旋翼飛機的通病，但這一問題卻在造型奇特的V-22 身上被放得更大了。

雙旋翼結(jié)構(gòu)直升機

CH-47“支奴干”直升機是由美國波音公司制造的多功能、雙引擎、雙螺旋槳中型運輸直升機。它的雙旋翼縱列式結(jié)構(gòu)剔除了一般直升機的尾部垂直螺旋槳，在使機體垂直升降的同時，還能使飛行速度達到265.5 千米/小時。

在一些戰(zhàn)爭電影中，CH-47的出鏡率非常高，它不同于我們常見的直升機，其最顯著的特征就是機頭和機尾共有兩副主旋翼，堪稱直升機家族中的“異類”。

一般旋翼飛機在飛行過程中，主螺旋槳在給直升機提供升力時，會對周圍空氣產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)方向上的力，同時自身會受到空氣施加的反作用力，即反扭力，導(dǎo)致直升機在空中打轉(zhuǎn)。使用尾槳或者共軸反轉(zhuǎn)是消除反扭力最常見的兩種方法，但尾槳只能穩(wěn)定飛行狀態(tài)，起不到其他作用，并且還會消耗額外的功率。而共軸反轉(zhuǎn)在技術(shù)方面存在較大的難度，一是機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，二是在氣象條件惡劣的環(huán)境下，共軸反轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性不佳。

采用縱列反轉(zhuǎn)雙旋翼布局的CH-47，在消除反扭力的同時，也解決了一般旋翼飛機尾槳和共軸反轉(zhuǎn)存在的問題。CH-47的兩副主旋翼分別位于機身前后，后方旋翼高于前方旋翼，當(dāng)機身前傾時，雙槳在提供升力的同時還能產(chǎn)生推力，推動飛機前進，最高飛行速度可達315 千米/小時。在懸停狀態(tài)下，機尾可以微微向下傾斜，方便人員迅速上下飛機。這一“絕活”可以在復(fù)雜的環(huán)境中靈活使用，在作戰(zhàn)時備受士兵們的好評。

超大的機艙使它可以一次運輸一個排的全副武裝士兵，同時還可以吊掛一門超輕炮或掛載輕型突擊車。大機艙也使它有足夠的浮力，可以在水上直接起降，大大增加了 CH-47在不同地域行動的靈活性。

中國“新秀”

2013年12月23日，國產(chǎn)新型通用直升機——“直-20”首飛成功。從外形上看，直-20形似美國“黑鷹”S-70C-2直升機，但與“黑鷹”不同的是，直-20的主旋翼采用了五槳葉結(jié)構(gòu)，具有更好的控制性和機動性。

2021年年初，直-20的“武裝版”首度曝光。新加裝的短翼和掛載的 8枚空地反坦克導(dǎo)彈，使直-20擁有了較強的火力，具有了對地攻擊能力。

直-20的成功研制，標(biāo)志著我國已擁有全套先進直升機的研發(fā)和生產(chǎn)體系。而直升機的研制技術(shù)又在某種程度上代表了一個國家的發(fā)達程度。相信隨著我國直升機制造技術(shù)的逐漸成熟，未來還會有更多先進、實用的直升機出現(xiàn)。

未來的直升機

智能化

直升機的飛行駕駛非常復(fù)雜，為了降低直升機的操縱難度，目前國內(nèi)外都在發(fā)展一種更為先進、靈活的直升機飛行智能操縱系統(tǒng)。

無人化

近年來，無人駕駛系統(tǒng)風(fēng)頭正盛。無人直升機因其體積小、重量輕、便于攜帶和制造、使用成本低、用途廣等優(yōu)點，受到越來越多國家的重視。在經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程后，現(xiàn)代無人直升機已十分先進，可以實現(xiàn)自主飛行。

從無人直升機發(fā)展歷程來看，無人直升機除了飛行距離不斷擴大、飛行時間逐漸延長外，其載荷能力也在不斷提升。因為在一定起飛重量下，無人直升機的裝載量越大，其可執(zhí)行的任務(wù)范圍就越廣。

高機動性與敏捷性

專門用于對地面、海面實施攻擊的武裝直升機正迅速發(fā)展。這類直升機除增加了機載火力和航電系統(tǒng)外，還要重點提高機動性和敏捷性。為此，未來的武裝直升機將會改現(xiàn)有的電傳操縱為光傳操縱，同時采用電子綜合顯示系統(tǒng)。

光傳操縱采用光纖作為信號傳輸媒介，既可以在信號傳輸過程中增強抗干擾能力，又便于采用側(cè)置手柄取代傳統(tǒng)的駕駛傳動機構(gòu)，使駕駛艙尺寸更小、結(jié)構(gòu)重量更輕，更適宜實現(xiàn)操縱的靈活性，改善駕駛性能。此外，采用了電子綜合顯示系統(tǒng)后，機載電子設(shè)備將會有長足的發(fā)展，直升機的作戰(zhàn)效能將大幅提升，駕駛員的工作負(fù)荷和事故發(fā)生率也都將降低。