【簡介:】中國的竹蜻蜓和意大利人達芬奇的直升機草圖,為現(xiàn)代直升機的發(fā)明提供了啟示,指出了正確的思維方向,它們被公認是直升機發(fā)展史的起點。 竹蜻蜓又叫飛螺旋和“中國陀螺”,這是
中國的竹蜻蜓和意大利人達芬奇的直升機草圖,為現(xiàn)代直升機的發(fā)明提供了啟示,指出了正確的思維方向,它們被公認是直升機發(fā)展史的起點。 竹蜻蜓又叫飛螺旋和“中國陀螺”,這是我們祖先的奇特發(fā)明。有人認為,中國在公元前400年就有了竹蜻蜓,另一種比較保守的估計是在明代(公元1400年左右)。這種叫竹蜻蜓的民間玩具,一直流傳到現(xiàn)在。 現(xiàn)代直升機盡管比竹蜻蜓復雜千萬倍,但其飛行原理卻與竹蜻蜓有相似之處。現(xiàn)代直升機的旋翼就好像竹蜻蜓的葉片,旋翼軸就像竹蜻蜓的那根細竹棍兒,帶動旋翼的發(fā)動機就好像我們用力搓竹棍兒的雙手。竹蜻蜓的葉片前面圓鈍,后面尖銳,上表面比較圓拱,下表面比較平直。當氣流經過圓拱的上表面時,其流速快而壓力?。划敋饬鹘涍^平直的下表面時,其流速慢而壓力大。于是上下表面之間形成了一個壓力差,便產生了向上的升力。當升力大于它本身的重量時,竹蜻蜓就會騰空而起。直升機旋翼產生升力的道理與竹蜻蜓是相同的。 《大英百科全書》記載道:這種稱為“中國陀螺”的“直升機玩具”在15世紀中葉,也就是在達芬奇繪制帶螺絲旋翼的直升機設計圖之前,就已經傳入了歐洲。 《簡明不列顛百科全書》第9卷寫道:“直升機是人類最早的飛行設想之一,多年來人們一直相信最早提出這一想法的是達?芬奇,但現(xiàn)在都知道,中國人比中世紀的歐洲人更早做出了直升機玩具?!币獯罄诉_芬奇在1483年提出了直升機的設想并繪制了草圖。19世紀末,在意大利的米蘭圖書館發(fā)現(xiàn)了達芬奇在1475年畫的一張關于直升機的想象圖。這是一個用上漿亞麻布制成的巨大螺旋體,看上去好像一個巨大的螺絲釘。這種飛機器由四個人操縱,在達?芬奇時代流行的旋轉玩具可能引發(fā)了這位大發(fā)明家的設計靈感,他建議以旋轉一繞垂直軸的螺旋面來達到垂直的飛行。它以彈簧為動力旋轉,當達到一定轉速時,就會把機體帶到空中。駕駛員站在底盤上,拉動鋼絲繩,以改變飛行方向。事實上,達?芬奇稱自己的發(fā)明也只是提供一個直升動力,而不是真正能工作的飛機。西方人都說,這是最早的直升機設計藍圖。 盡管現(xiàn)代科學家認為達?芬奇設計的“直升機”可能永遠不會起飛,但這一設計仍舊是達?芬奇最著名的發(fā)明之一。直到今天,人們還將達?芬奇視為雙旋翼直升機概念的鼻祖。早期 在20世紀40年代至50年代中期是實用型直升機發(fā)展的第一階段,這一時期的典型機種有:美國的S-51、S-55/H-19、貝爾47;蘇聯(lián)的米-4、卡-18;英國的布里斯托爾-171;捷克的HC-2等。這一時期的直升機可稱為第一代直升機。貝爾47是美國貝爾直升機公司研制的單發(fā)輕型直升機,研制工作開始于1941年,試驗機貝爾30于1943年開始飛行,1945年改名為貝爾47,1946年3月8日獲得美國民用航空署(CAA)的適航證,這是世界上第一架取得適航證的民用直升機。該機是單旋翼帶尾槳式布局、兩葉槳葉的蹺蹺板式旋翼。旋翼下面有穩(wěn)定桿,與槳葉呈直角。普通的自動傾斜器可進行總距和周期變距操縱。尾梁后部有兩個槳葉的全金屬尾槳?!】?18是蘇聯(lián)卡莫夫設計局設計的單發(fā)雙旋翼共軸式輕型多用途直升機,于1957年年中首次飛行,此后不久投入批生產。采用兩副旋轉方向相反的3槳葉共軸式旋翼,槳葉為木質結構。裝1臺275馬力的九缸星形活塞式發(fā)動機。機身為鋼管焊接結構,具有輕金屬蒙皮和硬殼式尾梁。座艙內可容納1名駕駛員和3名旅客。采用四輪式起落架,前起落架機輪可以自由轉向?!∵@個階段的直升機具有以下特點:動力源采用活塞式發(fā)動機,這種發(fā)動機功率小,比功率低(約為1.3千瓦/千克),比容積低(約247.5千克/米3)。采用木質或鋼木混合結構的旋翼槳葉,壽命短,約為600飛行小時。槳葉翼型為對稱翼型,槳尖為矩形,氣動效率低,旋翼升阻比為6.8左右,旋翼效率通常為0.6。機體結構采用全金屬構架式,空重與總重之比較大,約為0.65。沒有必要的導航設備,只有功能單一的目視飛行儀表,通信設備為電子管設備。動力學性能不佳,最大飛行速度低(約為200千米/小時),振動水平在0.25g左右,噪聲水平約為110分貝,乘坐舒適性較差。
晴蜓是昆蟲類的動物中,可說是飛行冠軍。受它的啟示,人們開始幻想造出一種不需跑道,直接從地面升起的飛機。萊特兄弟第一個造出一種直升飛機模型。1907 年,世界上第一架像晴蜓一樣的直升飛機由法國工種師伯雷格和黎歇才研制成功。這架直升飛機沒有翅膀,機身兩旁各有一條長長的機臂,每一機臂頭上有兩副能在水平方向上旋轉的四葉螺旋槳;當四副螺旋槳轉時,直升機就可從地面上垂直升起。在試飛時發(fā)現(xiàn)飛機振動厲害,安全性能差。人們通過試驗后發(fā)現(xiàn),直升機的關鍵是要設計出一種最理想的旋翼傳動機構。對此,發(fā)明家們用了幾十年的時間,直到1930年,德國的??私淌诮涍^反復試驗,終于設計出了一種理想的旋翼和機械傳動裝置,試飛時駕駛員不用為自己的安全擔心了,飛機平衡地在天空進行了飛行。2年后,美國工程師西柯斯基設計出一種更為實用的直升機,西柯斯基駕駛著它作了成功的表演。又過了不到一年的時間,前蘇聯(lián)工程師布拉圖欣也獨自設計制造出一架名為“歐米加號”的直升機。從此,直升機成為空中交通的重要工具。它被廣泛運用于軍事、大地測量、森林防火,農業(yè)上施肥撒藥、海上救援等許多領域。隨著科學技術的不斷發(fā)展,直升飛機也在不斷改進,性能更好。