直升机最早的蓝图（下）

江　东

1908年，美国人利克曼试飞了一种多瓣单向活门翼条式伞形布局直升机。它是通过伞形“圆翼”快速地上下往复运动，让活门交替打开和关闭，以达到向下“压气”产生升力的目的。但这种结构的直升机根本无法离开地面。

1909年，“俄罗斯航空之父”、航空理论的奠基人茹可夫斯基的得意门生尤里耶夫精心设计了一种直升机。它基本拥有近代直升机的大部分结构和部件。该机装有两副旋翼，直径分别是3米和9米。动力是一台52千瓦的格隆牌活塞式发动机。最有意义的是：该机首次采用了由尤里耶夫自己设计的自动倾斜器。这种自动倾斜器实际上是一套可作万向倾斜的同心圆环，安装在旋翼中心的桨毂位置上。它能使旋转中的桨叶发生周期性的攻角变化，以达到稳定飞行和可控飞行的目的，后来几乎成为任何直升机都不可或缺的关键部件！

1912年，尤里耶夫研制出他的又一架单旋翼布局的直升机，但为了让它飞上天去，不得不忍痛卸下了精致的自动倾斜器以及配套的变（桨）距操纵机构。可是试飞刚开始，主轴就折断了，整个试验毁于一旦，十分可惜。后来也是因为资金的困扰，尤里耶夫只好中止了进一步的研究。但这架很像样的直升机还是为尤里耶夫赢得了荣誉：他在1912年的第二届国际航展上获得了一枚金质奖章。尤里耶夫后来成为前苏联近代直升机的主要创始人之一。

随后几年中，在俄国还先后出现过其他几位直升机的早期研究者——安东诺夫、索罗金、加索夫斯基、斯塔洛沃、伊托夫和奥西波夫。

航空史证明，直升机发展的步伐要比飞机落后二三十年。尽管科尔尼曾在这方面取得了初步成功，但大多数先驱者均以失败和部分失败宣告试验工作的终结。因此，在一段时间里，有人对这种飞行器究竟能否真的实现载人飞行提出了疑问。有位学者甚至武断地提出：“飞行不安定是直升机无法治愈的通病。”还有人散布了更可笑的悲观论点：“空气实在太稀薄，根本不可能支撑起直升机这样重的载人机器！”

旋翼机在西班牙

就在直升机研制工作暂时滑入低谷的20年代，在西班牙却出现了两位名不见经传的杰出人物。他们在不同的研究领域为继续这项伟大事业作出了十分关键的和有建设性的贡献。

一位是马·贝斯卡拉。他在1919年制成一架双旋翼共轴式直升机，但试飞没有成功。1921年，他造出的第二架直升机才刚能离开地面。1923年他又造出第三架。有文献记载，贝斯卡拉应是走在西科尔斯基前面的成功者，只是并不为世人所了解和公认。

贝斯卡拉研制的直升机系列中有一个共同的特征，那就是独到地拥有与现代直升机一样不可缺少的飞行控制装置——周期变距和总距控制系统。这实际上和俄国学者尤里耶夫的自动倾斜器是同一种装置。而据西方文献记载，这项关键技术的原始理论应该是由意大利人G·A·格里科在1906年提出，并由丹麦人雅·埃拉哈莫尔予以验证的。有了这套装置，直升机才有可能实现有控制的平稳飞行。其中当然包括实际应用中必不可少的垂直升降飞行、悬停飞行、水平前飞、侧飞、后退飞行以及失去动力之后的自转下降飞行。而贝斯卡拉正是第一个将这套控制系统，利用全尺寸型号进行飞行验证的人。

另一位西班牙人是胡·德·谢尔瓦。他对人类航空也有巨大的贡献，填补了飞行器品种当中的一项空白——旋翼机。而在此前，人们甚至还不知此为何物。1919年，谢尔瓦第一个向专利局提出了这种全新概念飞行器的专利申请。1923年1月9日，世界上第一架旋翼机在西班牙试飞成功。据他本人的文字描述，当时一瞬间就升上了天空，并自由飞翔在葱绿色的田野上。”

那么旋翼机是怎样一种飞行器，它和直升机之间存在着什么联系呢？

旋翼机看上去很像是一架直升机，但实质上是一种介乎于飞机和直升机之间的特殊飞行器。它虽然也装有能够旋转的翼面——旋翼，甚至还安装一对小小的固定式机翼；但其旋翼在巡航飞行中和发动机并不发生任何联系，而是靠前进中的相对气流吹动它旋转并产生升力的。旋翼机赖以前进的动力是发动机驱动的水平方向螺旋桨。后者和普通飞机上的工作原理一样，产生水平方向的拉力（或推力）。因此不难想象，旋翼机之所以能够支撑在空中的一个重要条件是必须先具备一个前进的速度，也就是说它无法象直升机那样能够直接从地面垂直向上升起（除非先给旋翼施加动力令其旋转起来）。因此，旋翼机虽然也能靠旋翼的升力完成水平飞行，但无法悬停、侧飞和后退飞行；起飞时必须先“助跑”，在达到一定前进速度后才能获得升力腾空而起。

1926年，大获全胜的谢尔瓦前往英国开办了一家旋翼机公司。由他生产的产品开始跻身航空舞台，并逐渐为人们所熟悉。1928年9日18日，谢尔瓦亲手驾驶一架C8L型旋翼机，载着一名乘客，成功地飞越了英吉利海峡，走在了直升机的前面。

然而，因为旋翼机本身存在的这样或那样的技术和应用上的局限性，故后来并没有得到太大的进展。但它的问世，确实为直升机的进一步发展起到了推波助澜的作用。尤其是其旋翼桨叶的“挥舞铰链”技术，在后来的直升机上得以借鉴应用。

西科尔斯基将直升机推向实用

苏联十月革命后，西科斯基迁居美国。1931年，西科斯基为自己新设计的VS300型直升机申请了专利。VS300采用了一种高效率的“带尾桨单旋翼”布局。这种布局后来成为现代直升机布局的主流。该直升机旋翼的扭矩被尾部一个小小的旋转尾桨抵消；而那个长长的“尾巴”叫做尾梁。从外形上看，这种带尾桨的单旋翼布局直升机更象是一只大蜻蜓。

VS300与以往直升机相比，具有两大技术优势：一是拥有足够的功率；二是拥有全套已趋成熟的操作与平衡控制系统。其中，自然少不了前面提到的“挥舞铰”和自动倾斜器以及相配套的周期变距和总距控制系统。这一切，成为确保VS300型直升机飞行成功的关键。

1939年9月14日，VS300的旋翼在55千瓦的全功率驱动下越转越快，3只橡皮机轮在颤抖中渐渐卸去重压，不知不觉当中抬离了地面。头戴礼帽的西科尔斯基稳坐在全裸的座椅中，稳稳地腾空飞起，实现了他的直升机自由飞行之梦。

虽然首次飞行高度仅有几英寸，但VS300飞得相当平稳，各系统工作正常；被誉为航空史上一次划时代的飞行，就这样创造出来了。VS300在人类航空史上得到的公正评价，不仅仅是一种设计精美的单旋翼全尺寸载人直升机，更重要的还是一种将直升机技术真正导入实用阶段的领头型号！1942年1月13日，美国试飞成功了世界上第一种可大批生产并在战场上接受实用考验的R-4型直升机，这是VS300直升机的翻版和发展。

1941年5月6日，VS300的续航时间已达到1小时32分26.1秒，打破了德国Fw61先前所创造的直升机世界飞行记录！据说，由它改进而成的世界上最早投入实际使用的R-4、R-5和R-6军用直升机，在英美三军中至少配备了400架，赶在第二次世界大战末期登上了历史舞台，而这正是航空设计师西科尔斯基的贡献所在。

在30年代，为直升机事业同样做出过突出贡献的另一位先驱者，是不太出名的旅居比利时的俄国学者尼古拉·弗洛琳。据说，他的直升机在1933年10月25日的试飞中竟持续飞行了10分钟。第二年的12月，这架直升机又创造了飞行高度17.4米，飞行距离1083米等两项世界纪录。应该说，弗洛琳所创造的业绩在当时已经走在了西科尔斯基的前头。但他和阿根廷的佩卡拉一样，由于缺乏必要的宣传而默默无闻，没有获得应有的荣誉。

直升机在其他国家的早期研究和应用

作为西科尔斯基的同胞，美国电话大王贝尔后来在直升机的研究领域里同样有所建树。1943年8月，他的第一个试验型号贝尔30投入试飞。该直升机独创性地采用了旋翼稳定杆构造，是一种带尾桨的单旋翼机型。后来，他又研制出著名的改进型——贝尔47。1946年，该机获得美国航空局颁发的适航证，成为世界上第一种允许供民间飞行使用的商业直升机。这足以说明其使用可靠性和安全性已经达到了相当高的水平。

如要进一步展开有关早期直升机发展之话题，无法回避德国在三四十年代，即德国国内处于航空器大发展阶段所取得的种种技术进展。

1936年6月26日，德国著名的福克·武夫飞机公司研制并试飞成功一架Fw61型单座直升机，试飞中的留空时间长达28秒。按照航空历史学家的公断，Fw61是第一种“具备完美操纵性能的”可载人直升机。

这种直升机借用了现成的飞机机身和尾翼，机头处安装一台汽缸完全裸露的103千瓦的Sh14星型气冷活塞式发动机，因此粗看上去像是一架轻型飞机。不过它不需机翼，其机身两侧伸出长长的钢管支架，用以安装两副各有3片桨叶的旋翼系统。这显然是一种并列布局的双旋翼直升机。

1937年5月，Fw61完成了无动力状态下的自转下滑着陆试验。6月25日，最大飞行速度已达到每小时122公里。其卓越的飞行性能在当时确实使人刮目相看；而后来举办的一系列飞行表演，则更加令人叫绝。

1938年2月，德国著名女飞行家汉娜·莱茜驾驶Fw61拔地而起，飞上了天空。随即，她驾机来到柏林的一座名为“德国会展中心”的建筑物内，为人们首次表演了直升机的室内飞行。旋翼带着呼呼的风声周旋在殿堂中间。汉娜在人们头顶上不断地变换着各种飞行姿态，其精湛的飞行表演给人留下了难忘的印象。此后有14个夜晚，汉娜每天都驾驶着Fw61型来到“德意志·兰特哈雷”大型体育场，为公众作绕场飞行表演。她出众的驾驶技艺和直升机灵巧可靠的操纵特性珠联璧合，充分展现了一架设计成功的直升机所应具备的良好飞行品质。不久，Fw61又以每小时68公里的平均速度从柏林飞访伦敦，首次完成了直升机的跨国飞行。Fw61的问世，被后人称作为”直升机发展史上一次伟大的技术飞跃”。

Fw61的发展和放大型设计是Fa223“龙”式，绰号“风筝”，于1940年8月试飞。它主要是为军队设计的。该机装机总功率达到720千瓦，也采用并列双旋翼布局，可载5～6人，是40年代中空前的大力士直升机。1942年，“龙”投入批量生产，原计划制造100架，可实际上只来得及生产了11架。德国战败后，作为一件重要的战利品，Fa223“龙”式直升机在1945年由德国技术人员驾驶着飞越了英吉利海峡，把它完整地交到了盟军的手里。此次Fa223的跨海飞行被收入当时的吉尼斯大全。尽管它比布雷里奥固定翼飞机的同样飞行晚了整整36年，但却是直升机飞行史上的重要一页。

1941年，已发动了欧洲战争的德国又试飞了Fi282型“蜂鸟号”直升机。这是一种极具个性的型号。因为它首创性地采用了构造十分复杂、但投影面积又最少的交差式双旋翼布局。这种怪异的布局后来只在美国的HH-43等极个别型号上再现过。

Fi282左右两具并列的旋翼，近距离交叉错开地安装在机身顶端的两套支架上。每一副旋翼的主轴各向外倾斜12度，又各向前倾斜6度。在快速转动中，由于任何一片桨叶经过协调，正好穿插在对方旋翼两片桨叶的运动间隙之中，因此不会发生危险的碰撞。Fi282的机身用焊接钢管作为骨架，外面包有层板木蒙皮。机头部分有一个玻璃座舱罩。发动机功率为103千瓦，可一次载3人同时飞行。据说，1942年它还在舰船的小平台上做过海上起降试验。

因为德国的直升机技术，是在纳粹军国主义势力的高压下发展起来的，所以它的一系列研制内幕，直到战后才被一一披露出来。

前苏联在早期航空发展方面所取得的成就同样不容忽视。1928年，著名直升机设计师卡莫夫研制成功了第一架旋翼机。1930年，前苏联中央流体力学研究院的伊查克欣研究小组研制出苏联的第一架直升机“1-ЭА”。试飞员切廖莫欣教授驾驶它完成了一系列的实验飞行；并在1932年8月将它飞到605米的高度，创造了直升机的升限记录。在当时，该机的飞行距离已能达到300米，最高平飞速度每小时21公里。

1938年，带有半封闭座舱结构的“11-ЭА”直升机的问世，标志着前苏联的直升机技术取得了很大的进步。该机发动机功率高达463千瓦，处女航安排在1940年的10月间。11-ЭА还是世界上最早出现的“复合式直升机”。由于它的气动布局，简直就是飞机和直升机的混血儿，因此兼具了飞机和直升机的大部分飞行特征。该机的设计者，即是前苏联四五十年代中最有名望的直升机专家伊·泼·布拉图欣。

1940年，在苏联投入试飞的还有著名的双旋翼并列式布局的“奥米加”直升机。它是布拉图欣和尤里耶夫院士合作的结晶。“奥米加”直升机装有两台功率分别为162千瓦的活塞式发动机，外型和德国的Fa223较为接近，起飞重量达到2050公斤。特别值得提出的是：该机是前苏联最早装备自动倾斜器的直升机。而自动倾斜器，按照前苏联的说法，是由尤里耶夫院士在1911年发明创造的。

我国是从1944年开始对直升机展开研究的。当时，清华大学已有专门的课题小组在从事这方面的工作。1948年，中国航空研究院专家朱家仁研制出国内第一个直升机型号“蜂鸟甲”。听说后来又有了“蜂鸟乙”型，都是带封闭式座舱的共轴式双旋翼布局单座机，因此技术起点不低。

第二次世界大战后，直升机技术更加成熟，开始在军事领域获得大量使用。这时的直升机才真正进入了大发展的年代。而这一切成就的取得，都与航空先驱们在上世纪初的不懈努力与奋斗分不开。（全文完）

责任编辑：晓东■