直升機作為20世紀航空技術(shù)極具特色的創(chuàng)造之一,極大的拓展了飛行器的應(yīng)用范圍。直升機是典型的軍民兩用產(chǎn)品,可以廣泛的應(yīng)用在運輸、巡邏、旅游、救護等多個領(lǐng)域。
直升機的時速可達300km/h以上,俯沖極限速度近400km/h,實用升限可達6000米(世界紀錄為12450m),一般航程可達600~800km左右。攜帶機內(nèi)、外副油箱轉(zhuǎn)場航程可達2000km以上。根據(jù)不同的需要直升機有不同的起飛重量。當前世界上投入使用的重型直升機的是俄羅斯的米-26(起飛重量達56t,有效載荷20t)。當前實際應(yīng)用的是機械驅(qū)動式的單旋翼直升機及雙旋翼直升機,其中又以單旋翼直升機數(shù)量多。
直升機的突出特點是可以做低空(離地面數(shù)米)、低速(從懸停開始)和機頭方向不變的機動飛行,特別是可在小面積場地垂直起降。由于這些特點使其具有廣闊的用途及發(fā)展前景。在軍用方面已廣泛應(yīng)用于對地攻擊、機降登陸、武器運送、后勤支援、戰(zhàn)場救護、偵察巡邏、指揮控制、通信聯(lián)絡(luò)、反潛掃雷、電子對抗等。在民用方面應(yīng)用于短途運輸、醫(yī)療救護、救災(zāi)救生、緊急營救、吊裝設(shè)備、地質(zhì)勘探、護林滅火、空中攝影等。海上油井與基地間的人員及物資運輸是民用的一個重要方面。
缺點及改進
當前直升機相對固定翼飛機而言,振動和噪聲較高、維護檢修工作量較大、使用成本較高,速度較低,航程較短。直升機今后的發(fā)展方向就是在這些方面加以改進。
短距-垂直起降飛機的作戰(zhàn)目標可不是常規(guī)作戰(zhàn)飛機,其作戰(zhàn)目標是超低空制空權(quán)控制和打擊空中低速目標,負責(zé)隨伴我直升機群,主要遂行反直升機和反無人機作戰(zhàn),兼顧對地近距戰(zhàn)術(shù)支援的短距-垂直起降固定翼飛機尚無可替代。
雙旋翼直升機有兩種,一種是共軸雙旋翼,即兩個旋翼同一個軸心,如俄國生產(chǎn)的卡-27直升機等;另一種是分軸雙旋翼,即兩個旋翼分開比較遠,各有各自的軸,典型代表是美國的支奴干直升機。雙旋翼直升機還可以根據(jù)兩根旋翼軸的相對位置分為縱列雙旋翼直升機和橫列雙旋翼直升機以及橫列交叉雙旋翼直升機。
通過稱為“傾斜盤”的機構(gòu)可以改變直升機的旋翼的槳葉角,從而實現(xiàn)旋翼周期變距,以此改變旋翼旋轉(zhuǎn)平面不同位置的升力來實現(xiàn)改變直升機的飛行姿態(tài),再以升力方向變化改變飛行方向。同時,直升機升空后發(fā)動機是保持在一個相對穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速下,控制直升機的上升和下降是通過調(diào)整旋翼的總距來得到不同的總升力的,因此直升機實現(xiàn)了垂直起飛及降落。
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,一直流傳到如今。
現(xiàn)代直升機盡管比竹蜻蜓復(fù)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(jīng)過圓拱的上表面時,其流速快而壓力??;當氣流經(jīng)過平直的下表面時,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(chǎn)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(chǎn)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(shè)計圖之前,就已經(jīng)傳入了歐洲。
《簡明不列顛百科全書》第9卷寫道:“直升機是人類早的飛行設(shè)想之一,多年來人們一直相信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。”