直升機最早的藍圖（下）

江　東

1908年，美國人利克曼試飛了一種多瓣單向活門翼條式傘形布局直升機。它是通過傘形“圓翼”快速地上下往復運動，讓活門交替打開和關閉，以達到向下“壓氣”產生升力的目的。但這種結構的直升機根本無法離開地面。

1909年，“俄羅斯航空之父”、航空理論的奠基人茹可夫斯基的得意門生尤里耶夫精心設計了一種直升機。它基本擁有近代直升機的大部分結構和部件。該機裝有兩副旋翼，直徑分別是3米和9米。動力是一臺52千瓦的格隆牌活塞式發動機。最有意義的是：該機首次采用了由尤里耶夫自己設計的自動傾斜器。這種自動傾斜器實際上是一套可作萬向傾斜的同心圓環，安裝在旋翼中心的槳轂位置上。它能使旋轉中的槳葉發生周期性的攻角變化，以達到穩定飛行和可控飛行的目的，后來幾乎成為任何直升機都不可或缺的關鍵部件！

1912年，尤里耶夫研制出他的又一架單旋翼布局的直升機，但為了讓它飛上天去，不得不忍痛卸下了精致的自動傾斜器以及配套的變（槳）距操縱機構。可是試飛剛開始，主軸就折斷了，整個試驗毀于一旦，十分可惜。后來也是因為資金的困擾，尤里耶夫只好中止了進一步的研究。但這架很像樣的直升機還是為尤里耶夫贏得了榮譽：他在1912年的第二屆國際航展上獲得了一枚金質獎章。尤里耶夫后來成為前蘇聯近代直升機的主要創始人之一。

隨后幾年中，在俄國還先后出現過其他幾位直升機的早期研究者——安東諾夫、索羅金、加索夫斯基、斯塔洛沃、伊托夫和奧西波夫。

航空史證明，直升機發展的步伐要比飛機落后二三十年。盡管科爾尼曾在這方面取得了初步成功，但大多數先驅者均以失敗和部分失敗宣告試驗工作的終結。因此，在一段時間里，有人對這種飛行器究竟能否真的實現載人飛行提出了疑問。有位學者甚至武斷地提出：“飛行不安定是直升機無法治愈的通病。”還有人散布了更可笑的悲觀論點：“空氣實在太稀薄，根本不可能支撐起直升機這樣重的載人機器！”

旋翼機在西班牙

就在直升機研制工作暫時滑入低谷的20年代，在西班牙卻出現了兩位名不見經傳的杰出人物。他們在不同的研究領域為繼續這項偉大事業作出了十分關鍵的和有建設性的貢獻。

一位是馬·貝斯卡拉。他在1919年制成一架雙旋翼共軸式直升機，但試飛沒有成功。1921年，他造出的第二架直升機才剛能離開地面。1923年他又造出第三架。有文獻記載，貝斯卡拉應是走在西科爾斯基前面的成功者，只是并不為世人所了解和公認。

貝斯卡拉研制的直升機系列中有一個共同的特征，那就是獨到地擁有與現代直升機一樣不可缺少的飛行控制裝置——周期變距和總距控制系統。這實際上和俄國學者尤里耶夫的自動傾斜器是同一種裝置。而據西方文獻記載，這項關鍵技術的原始理論應該是由意大利人G·A·格里科在1906年提出，并由丹麥人雅·埃拉哈莫爾予以驗證的。有了這套裝置，直升機才有可能實現有控制的平穩飛行。其中當然包括實際應用中必不可少的垂直升降飛行、懸停飛行、水平前飛、側飛、后退飛行以及失去動力之后的自轉下降飛行。而貝斯卡拉正是第一個將這套控制系統，利用全尺寸型號進行飛行驗證的人。

另一位西班牙人是胡·德·謝爾瓦。他對人類航空也有巨大的貢獻，填補了飛行器品種當中的一項空白——旋翼機。而在此前，人們甚至還不知此為何物。1919年，謝爾瓦第一個向專利局提出了這種全新概念飛行器的專利申請。1923年1月9日，世界上第一架旋翼機在西班牙試飛成功。據他本人的文字描述，當時一瞬間就升上了天空，并自由飛翔在蔥綠色的田野上。”

那么旋翼機是怎樣一種飛行器，它和直升機之間存在著什么聯系呢？

旋翼機看上去很像是一架直升機，但實質上是一種介乎于飛機和直升機之間的特殊飛行器。它雖然也裝有能夠旋轉的翼面——旋翼，甚至還安裝一對小小的固定式機翼；但其旋翼在巡航飛行中和發動機并不發生任何聯系，而是靠前進中的相對氣流吹動它旋轉并產生升力的。旋翼機賴以前進的動力是發動機驅動的水平方向螺旋槳。后者和普通飛機上的工作原理一樣，產生水平方向的拉力（或推力）。因此不難想象，旋翼機之所以能夠支撐在空中的一個重要條件是必須先具備一個前進的速度，也就是說它無法象直升機那樣能夠直接從地面垂直向上升起（除非先給旋翼施加動力令其旋轉起來）。因此，旋翼機雖然也能靠旋翼的升力完成水平飛行，但無法懸停、側飛和后退飛行；起飛時必須先“助跑”，在達到一定前進速度后才能獲得升力騰空而起。

1926年，大獲全勝的謝爾瓦前往英國開辦了一家旋翼機公司。由他生產的產品開始躋身航空舞臺，并逐漸為人們所熟悉。1928年9日18日，謝爾瓦親手駕駛一架C8L型旋翼機，載著一名乘客，成功地飛越了英吉利海峽，走在了直升機的前面。

然而，因為旋翼機本身存在的這樣或那樣的技術和應用上的局限性，故后來并沒有得到太大的進展。但它的問世，確實為直升機的進一步發展起到了推波助瀾的作用。尤其是其旋翼槳葉的“揮舞鉸鏈”技術，在后來的直升機上得以借鑒應用。

西科爾斯基將直升機推向實用

蘇聯十月革命后，西科斯基遷居美國。1931年，西科斯基為自己新設計的VS300型直升機申請了專利。VS300采用了一種高效率的“帶尾槳單旋翼”布局。這種布局后來成為現代直升機布局的主流。該直升機旋翼的扭矩被尾部一個小小的旋轉尾槳抵消；而那個長長的“尾巴”叫做尾梁。從外形上看，這種帶尾槳的單旋翼布局直升機更象是一只大蜻蜓。

VS300與以往直升機相比，具有兩大技術優勢：一是擁有足夠的功率；二是擁有全套已趨成熟的操作與平衡控制系統。其中，自然少不了前面提到的“揮舞鉸”和自動傾斜器以及相配套的周期變距和總距控制系統。這一切，成為確保VS300型直升機飛行成功的關鍵。

1939年9月14日，VS300的旋翼在55千瓦的全功率驅動下越轉越快，3只橡皮機輪在顫抖中漸漸卸去重壓，不知不覺當中抬離了地面。頭戴禮帽的西科爾斯基穩坐在全裸的座椅中，穩穩地騰空飛起，實現了他的直升機自由飛行之夢。

雖然首次飛行高度僅有幾英寸，但VS300飛得相當平穩，各系統工作正常；被譽為航空史上一次劃時代的飛行，就這樣創造出來了。VS300在人類航空史上得到的公正評價，不僅僅是一種設計精美的單旋翼全尺寸載人直升機，更重要的還是一種將直升機技術真正導入實用階段的領頭型號！1942年1月13日，美國試飛成功了世界上第一種可大批生產并在戰場上接受實用考驗的R-4型直升機，這是VS300直升機的翻版和發展。

1941年5月6日，VS300的續航時間已達到1小時32分26.1秒，打破了德國Fw61先前所創造的直升機世界飛行記錄！據說，由它改進而成的世界上最早投入實際使用的R-4、R-5和R-6軍用直升機，在英美三軍中至少配備了400架，趕在第二次世界大戰末期登上了歷史舞臺，而這正是航空設計師西科爾斯基的貢獻所在。

在30年代，為直升機事業同樣做出過突出貢獻的另一位先驅者，是不太出名的旅居比利時的俄國學者尼古拉·弗洛琳。據說，他的直升機在1933年10月25日的試飛中竟持續飛行了10分鐘。第二年的12月，這架直升機又創造了飛行高度17.4米，飛行距離1083米等兩項世界紀錄。應該說，弗洛琳所創造的業績在當時已經走在了西科爾斯基的前頭。但他和阿根廷的佩卡拉一樣，由于缺乏必要的宣傳而默默無聞，沒有獲得應有的榮譽。

直升機在其他國家的早期研究和應用

作為西科爾斯基的同胞，美國電話大王貝爾后來在直升機的研究領域里同樣有所建樹。1943年8月，他的第一個試驗型號貝爾30投入試飛。該直升機獨創性地采用了旋翼穩定桿構造，是一種帶尾槳的單旋翼機型。后來，他又研制出著名的改進型——貝爾47。1946年，該機獲得美國航空局頒發的適航證，成為世界上第一種允許供民間飛行使用的商業直升機。這足以說明其使用可靠性和安全性已經達到了相當高的水平。

如要進一步展開有關早期直升機發展之話題，無法回避德國在三四十年代，即德國國內處于航空器大發展階段所取得的種種技術進展。

1936年6月26日，德國著名的福克·武夫飛機公司研制并試飛成功一架Fw61型單座直升機，試飛中的留空時間長達28秒。按照航空歷史學家的公斷，Fw61是第一種“具備完美操縱性能的”可載人直升機。

這種直升機借用了現成的飛機機身和尾翼，機頭處安裝一臺汽缸完全裸露的103千瓦的Sh14星型氣冷活塞式發動機，因此粗看上去像是一架輕型飛機。不過它不需機翼，其機身兩側伸出長長的鋼管支架，用以安裝兩副各有3片槳葉的旋翼系統。這顯然是一種并列布局的雙旋翼直升機。

1937年5月，Fw61完成了無動力狀態下的自轉下滑著陸試驗。6月25日，最大飛行速度已達到每小時122公里。其卓越的飛行性能在當時確實使人刮目相看；而后來舉辦的一系列飛行表演，則更加令人叫絕。

1938年2月，德國著名女飛行家漢娜·萊茜駕駛Fw61拔地而起，飛上了天空。隨即，她駕機來到柏林的一座名為“德國會展中心”的建筑物內，為人們首次表演了直升機的室內飛行。旋翼帶著呼呼的風聲周旋在殿堂中間。漢娜在人們頭頂上不斷地變換著各種飛行姿態，其精湛的飛行表演給人留下了難忘的印象。此后有14個夜晚，漢娜每天都駕駛著Fw61型來到“德意志·蘭特哈雷”大型體育場，為公眾作繞場飛行表演。她出眾的駕駛技藝和直升機靈巧可靠的操縱特性珠聯璧合，充分展現了一架設計成功的直升機所應具備的良好飛行品質。不久，Fw61又以每小時68公里的平均速度從柏林飛訪倫敦，首次完成了直升機的跨國飛行。Fw61的問世，被后人稱作為”直升機發展史上一次偉大的技術飛躍”。

Fw61的發展和放大型設計是Fa223“龍”式，綽號“風箏”，于1940年8月試飛。它主要是為軍隊設計的。該機裝機總功率達到720千瓦，也采用并列雙旋翼布局，可載5～6人，是40年代中空前的大力士直升機。1942年，“龍”投入批量生產，原計劃制造100架，可實際上只來得及生產了11架。德國戰敗后，作為一件重要的戰利品，Fa223“龍”式直升機在1945年由德國技術人員駕駛著飛越了英吉利海峽，把它完整地交到了盟軍的手里。此次Fa223的跨海飛行被收入當時的吉尼斯大全。盡管它比布雷里奧固定翼飛機的同樣飛行晚了整整36年，但卻是直升機飛行史上的重要一頁。

1941年，已發動了歐洲戰爭的德國又試飛了Fi282型“蜂鳥號”直升機。這是一種極具個性的型號。因為它首創性地采用了構造十分復雜、但投影面積又最少的交差式雙旋翼布局。這種怪異的布局后來只在美國的HH-43等極個別型號上再現過。

Fi282左右兩具并列的旋翼，近距離交叉錯開地安裝在機身頂端的兩套支架上。每一副旋翼的主軸各向外傾斜12度，又各向前傾斜6度。在快速轉動中，由于任何一片槳葉經過協調，正好穿插在對方旋翼兩片槳葉的運動間隙之中，因此不會發生危險的碰撞。Fi282的機身用焊接鋼管作為骨架，外面包有層板木蒙皮。機頭部分有一個玻璃座艙罩。發動機功率為103千瓦，可一次載3人同時飛行。據說，1942年它還在艦船的小平臺上做過海上起降試驗。

因為德國的直升機技術，是在納粹軍國主義勢力的高壓下發展起來的，所以它的一系列研制內幕，直到戰后才被一一披露出來。

前蘇聯在早期航空發展方面所取得的成就同樣不容忽視。1928年，著名直升機設計師卡莫夫研制成功了第一架旋翼機。1930年，前蘇聯中央流體力學研究院的伊查克欣研究小組研制出蘇聯的第一架直升機“1-ЭА”。試飛員切廖莫欣教授駕駛它完成了一系列的實驗飛行；并在1932年8月將它飛到605米的高度，創造了直升機的升限記錄。在當時，該機的飛行距離已能達到300米，最高平飛速度每小時21公里。

1938年，帶有半封閉座艙結構的“11-ЭА”直升機的問世，標志著前蘇聯的直升機技術取得了很大的進步。該機發動機功率高達463千瓦，處女航安排在1940年的10月間。11-ЭА還是世界上最早出現的“復合式直升機”。由于它的氣動布局，簡直就是飛機和直升機的混血兒，因此兼具了飛機和直升機的大部分飛行特征。該機的設計者，即是前蘇聯四五十年代中最有名望的直升機專家伊·潑·布拉圖欣。

1940年，在蘇聯投入試飛的還有著名的雙旋翼并列式布局的“奧米加”直升機。它是布拉圖欣和尤里耶夫院士合作的結晶。“奧米加”直升機裝有兩臺功率分別為162千瓦的活塞式發動機，外型和德國的Fa223較為接近，起飛重量達到2050公斤。特別值得提出的是：該機是前蘇聯最早裝備自動傾斜器的直升機。而自動傾斜器，按照前蘇聯的說法，是由尤里耶夫院士在1911年發明創造的。

我國是從1944年開始對直升機展開研究的。當時，清華大學已有專門的課題小組在從事這方面的工作。1948年，中國航空研究院專家朱家仁研制出國內第一個直升機型號“蜂鳥甲”。聽說后來又有了“蜂鳥乙”型，都是帶封閉式座艙的共軸式雙旋翼布局單座機，因此技術起點不低。

第二次世界大戰后，直升機技術更加成熟，開始在軍事領域獲得大量使用。這時的直升機才真正進入了大發展的年代。而這一切成就的取得，都與航空先驅們在上世紀初的不懈努力與奮斗分不開。（全文完）

責任編輯：曉東■