依禪

[拼音]:zhishengji

[英文]:helicopter

依靠發動機帶動旋翼產生升力和推進力的航空器。習稱直升飛機。其英文名稱起源於希臘文,helix(螺旋)和pteron(翼),意為“旋轉的翼”。它能垂直起落、空中懸停、原地轉彎,並能前飛、後飛、側飛;能在野外場地垂直起飛和著陸,不需要專門的機場和跑道;能貼近地面飛行和長時間懸停,超越障礙,或利用地形地物隱蔽活動;能吊運體積大的武器裝備,不受本身容積的限制。因此,直升機在軍事上得到廣泛應用,是現代軍隊的重要技術裝備之一。與固定翼飛機相比,直升機航程短,速度小,振動和噪音較大。

直升機按旋翼數目分為單旋翼式直升機、雙旋翼式直升機(又分縱列式、橫列式、共軸式)和多旋翼式直升機;按重量分為輕型、中型和重型;按軍事用途分為運輸、武裝、反潛、救護、通訊聯絡等型別。此外,還有無人駕駛直升機。

基本組成和操縱原理

直升機主要由機身、動力裝置、起落裝置、旋翼、液壓系統、操縱系統、電子和特種裝置等組成。旋翼通常由2~8片窄長的槳葉和與之相連的槳轂組成,安裝在機身上方豎向的旋翼軸上,由發動機通過減速器驅動旋轉。多數直升機的旋翼,採用裝有水平關節、垂直關節和軸向關節的鉸接式槳轂。旋翼旋轉時,槳葉可繞水平關節上下揮舞,並繞垂直關節前後擺動一定角度,以減小槳葉根部彎矩,保持直升機平衡穩定;槳葉還可繞軸向關節轉動,以改變槳葉相對於氣流的迎角,使其升力發生變化。有些先進的直升機,為了改善效能,簡化結構,降低成本,已部分或全部取消了關節,稱作“無鉸旋翼系統”。直升機旋翼佈局的形式很多,其中單旋翼式應用最廣,其尾部裝有1副由水平軸驅動的尾槳,用以平衡旋翼轉動時產生的反作用力矩和進行航向操縱。

直升機由1或2名飛行員駕駛。單旋翼式直升機通過3種機構進行操縱(見圖):

(1)操縱週期變距駕駛杆(簡稱駕駛杆),使旋翼槳葉的安裝角(槳距)在旋轉過程中產生週期性變化,並使槳葉升力也相應地產生週期性變化,從而使槳葉尖部軌跡平面及總的升力線向所需要的飛行方向傾斜,使直升機前飛、後飛或側飛。

(2)操縱總距 -油門操縱桿,可同時等量改變所有槳葉的安裝角,並相應地改變發動機功率,以增大或減小總升力,控制直升機升降。

(3)操縱腳蹬,可改變尾槳槳葉的安裝角,使偏轉力矩發生變化,以控制直升機航向。發動機在空中停車時,直升機可利用旋翼自轉下滑著陸,增強安全性。

用途和效能

直升機可用於:

(1)運輸,主要遂行短途的和其他運輸工具難以完成的任務;

(2)機降部隊;

(3)航空火力支援;

(4)反潛搜尋和攻擊;

(5)航空佈雷、掃雷;

(6)救護,尋找和營救遇難人員,後送傷病員;

(7)偵察和觀測,遂行戰場偵察搜尋任務,觀測和校正炮兵射擊;

(8)通訊聯絡,傳送戰鬥文書,敷設通訊線路,並可作為中繼通訊站和對敵電臺的機動干擾站;

(9)空中指揮;

(10)其他,如吊裝橋樑和工程裝置,清除道路障礙等。

直升機的起飛重量不一,小的只有幾百公斤,大的達100噸以上;最大速度已達350公里/小時左右;實用升限4000~6000米;航程400~800公里,轉場航程1000公里以上。有的直升機還能做“斤斗”、“橫滾”、“急躍升”等特技飛行動作。直升機的懸停高度,由需用功率和發動機的可用功率決定。在臨近地面時,利用地面效應可增大旋翼升力。例如,當旋翼離地高度是其直徑的1/2時,升力約增大10%,這就使超載的直升機能臨近地面懸停和起飛,或使正常載重的直升機增加懸停起降的高度。

簡史

直升機的發展經歷了漫長的道路。中國古代就出現了“竹蜻蜓”玩具,15世紀中葉傳入歐洲,稱作“中國陀螺”,可以說是旋翼的雛形。1483年,義大利科學家達·芬奇繪製了一幅直升飛行器草圖。在隨後的幾百年中,出現了各種直升機模型。1907年9月19日,航空工業的先驅法國的 L.-C.佈雷蓋研製了四旋翼直升機,首次載人升離地面,但需4名助手在地面用繩子拉著以保持平衡。同年11月13日,法國工程師P.科爾尼首次駕駛自己研製的雙旋翼直升機,保持了約20秒的自由飛行,但在當時還無法解決操縱和穩定的問題。直到1923年,西班牙航空工程師 J.de la西爾瓦發明了鉸接槳葉的槳轂後,才為直升機的發展開闢了道路。1936年,德國人H.福克研製出一架雙旋翼橫列式直升機Fw-61,多次成功地進行了飛行表演。1939年,美籍俄國飛機設計師И.И.西科爾斯基研製出一架接近實用的單旋翼直升機VS-300,其改進型R-4(VS-316)於1942年交付美國陸軍。此後,直升機開始實際使用併成批生產。20世紀40年代初,德國海軍試用FL-282小型直升機進行海上偵察活動。1943~1946年,美軍著手研究試驗直升機用於反潛作戰。50年代初,美軍開始在朝鮮戰場使用直升機進行營救、傷員後送和其他支援活動。1956年蘇伊士運河衝突期間,英、法兩國軍隊使用直升機機降,增援登陸部隊。50年代中後期,法軍在阿爾及利亞戰場首次把直升機作為武器載機,遂行轟炸、掃射任務。60年代,美軍在越南戰場先後投入數千架直升機,不僅作為主要的運輸和營救工具,而且廣泛遂行機降和火力支援任務。以後,在中東、阿富汙和馬爾維納斯群島(福克蘭群島)等區域性戰爭中,直升機都發揮了明顯的作用。大量裝備和使用直升機已經是現代戰爭的重要特徵之一,它正在改變一些傳統的作戰方式和軍事概念。目前,美國是裝備軍用直升機最多的國家,約佔其軍用飛機總數的三分之一以上。中國於50年代末開始成批生產直升機並裝備部隊。

展望

今後軍用直升機的發展重點,是發展專用的武裝直升機。在理論和技術方面,繼續研究、探討直升機空氣動力學,減少振動和延長使用壽命;採用新材料、新工藝;研製新型旋翼系統、傳動機構、高效能動力裝置和自動控制系統。為了克服傳統形式直升機速度小的弱點,有些國家正在研究試驗複合式和組合式直升機。複合式直升機,是在普通直升機上增加固定機翼,以減輕前飛時的旋翼負荷,還增設輔助動力裝置,以產生前飛推力,飛行速度可增大到400~500公里/小時。組合式直升機,是在起落和懸停時,由旋翼產生升力;前飛時由固定翼產生升力,這時旋翼收藏在機身內部,或轉向作拉力螺旋槳;有的組合式直升機,是由旋翼停轉變為固定翼,飛行速度有可能增大到600~800公里/小時。

參考書目

W.Johnson, Helicopter theory,Princeton Univ. Press, Princeton, 1980.

B.Gunston, Helicopters at war, Chartwell Books Icn.Secaucus,1977.

參考文章

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