笨鳥難飛(十五)——直上直下的磨難（下） ——

文/風伊萬

利用轉動著的水平旋翼來實現垂直升降，這一概念可以追溯到中國古代的竹蜻蜓，但直到上個世紀初直升機才具備技術上的可行性。此后圍繞著這個看似簡單的基本原理，既發展出不少堪稱經典的機型，也派生出一些讓人無語的“二貨”。

“飛車”打傘 無法上天

在喜劇片中，我們會看到有人打著傘被一陣風吹離地面的情節。也許是真有過這樣的親身經歷，并且從中得到啟發，美國密歇根州底特律的約翰·W·皮特斯在1924年就考慮要發明一種靠“打傘”來升空的飛行器。他設想的原理是讓一把大傘持續旋轉起來，同時作上下撲扇的動作（傘形旋翼撲翼機），這樣就可以產生足夠強大的氣流讓整個機身垂直地騰空而起了。

經過兩年多的精心設計和準備，皮特斯如愿申請到了相應的專利，開始進行實際的研制。這種“傘形螺旋槳”的“傘面”由60根細長的支架組成，類似于普通雨傘的傘骨。支架上裝有等長的活動葉片，靜止時與地面垂直。“傘骨”的一端用鉸鏈固定在主軸（也就是傘柄）的頂部滑套上，另一端固定在一個輪轂似的大圓環上，而葉片之間以網線相連，形成一個碩大的“華蓋”。發動機啟動后，不僅帶動支架及葉片高速旋轉，同時還通過主軸上的活動機構讓這個“華蓋”在一定幅度內不停地上下運動，一開一合地制造升力。

皮特斯最初計劃把他的發明應用在現有的固定翼飛機上，對于小型飛機只需在機頭部位安裝一把“大傘”，如果是較大的機型則除了機身中部的一把“大傘”外，在機頭和機尾再各安裝一把“小傘”。可惜他就是跑斷了腿、磨破了嘴，也沒有說動哪個飛機制造商或是飛行員對給飛機打傘這么二的創意感興趣。不過那時候的底特律可是正在興起的“汽車城”，沒有飛機，何不自己搞個“飛車”(Sky Car)出來呢？皮特斯還真的去弄了個四輪底盤，安裝一臺當時最常見的功率為67千瓦的寇蒂斯OX-5航空發動機，加上傳動系統和“皮氏傘”等部件后總重1200多千克。

打著傘的皮特斯“飛車”頗為引人注目

只能在地面撲騰的“飛車”結果淪為笑柄

HZ-1的旋翼位置過低是一大安全隱患

到1928年，這架“飛車”總算可以開出車庫了，然而試飛或者應該說“試車”卻成了一場滑稽的表演。皮特斯的“大傘”確實能夠旋轉起來并且靈活地連續開合，但它也只能帶著底盤在地面上活蹦亂跳。按照現場旁觀者的話來說，活像一臺發了狂的洗衣機在上躥下跳。皮特斯覺得沒能飛起來的原因是車體太重了，于是又做了一番精簡，但結果也不過是把撲騰的幅度變大一些罷了。顯然，這架直升機＋撲翼機＋汽車的“混血兒”在原理上就“掛錯了擋”，結果僅僅是給航空史書多添了一個反面案例。

難以駕馭的“自行車”

與固定翼飛機相比，直升機操縱起來比較復雜，對駕駛者的要求更高。能不能有所簡化呢？20世紀50年代初，美國國家航空咨詢委員會的專家查爾斯·齊默爾曼發明了一種適用于旋翼飛行器的動態感知控制技術，操作者只需自然地傾斜身體，通過調整身體重心就可以改變飛行方向，有點像現在的自平衡電動代步車。美國陸軍對這種技術頗感興趣，希望以此開發出一種單兵飛行載具，用于在戰場上進行快速偵察。

在承接這一項目的幾個航空廠商中，德·拉科納直升機公司有意無意地走起了復古路線。他們設計的DH-4垂直飛行器結構相當簡單，以X形的金屬支架搭起底座，中心下方連著一個南瓜狀的橡皮氣囊，4個支架尖端下也各有一個小氣囊，形成緩沖著陸墊，還可浮在水面上起降。支架中軸上安裝一對直徑4.6米的同軸反轉水平旋翼，再往上就是乘員站立平臺，還裝有一臺功率為30千瓦的快艇用發動機，配上類似摩托車的控制手把。這看起來與前面介紹過的德國PKZ-1/2偵察直升機可謂一脈相承，不過與一戰時期傻大黑粗的前輩相比，輕巧的DH-4算得上是“小清新”了。

單兵駕駛的“空中自行車”其實并不實用

美國陸軍將這個新玩意定型為HZ-1“空中自行車”(Aerocycle)，第一批訂購了12架，打算讓它像過去的騎兵那樣充當地面部隊的耳目。HZ-1在1954年11月先進行了系留試飛，兩個月后進入到自由試飛階段。按照設計要求，普通士兵只需接受20分鐘的訓練就能“騎車”升空。可惜事與愿違，測試人員發現這種“自行車”是真心不好玩，實際操縱起來很不靈便，就算是富有經驗的試飛員也給弄得手忙腳亂。另一大問題就是安全性，HZ-1的旋翼位置偏低，很容易碰到地面上的各種障礙物，在試飛中就發生過多起打壞槳葉的事故。而乘員簡直就是在半空中裸奔，雖然配有固定安全帶，還專門研制了可快速打開的低空降落傘，但能否發揮作用可沒人敢打包票。

后來經過美國國家航空航天局蘭利研究中心的全尺寸風洞測試，HZ-1氣動特性上的缺陷顯露無疑，操控機構也不能有效地通過槳葉偏轉來控制方向變化，大大影響了它的機動能力。限于當時的技術條件，只做簡單的改進是遠遠不夠的，耗不起的美國陸軍只得放棄這批“廢柴”，最終留下一架送入了博物館。當時同樣利用了動態感知控制技術的還有希勒飛機公司研制的VZ-1單人垂直飛行器，與HZ-1不同的是將較小的旋翼裝入桶形機身中，但也由于性能有限缺乏實用性而被淘汰。

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XFY-1的垂直起降操作對飛行員是個很大的挑戰。

轉入水平飛行狀態的“彈簧高蹺”

踩高蹺的“直升飛機”

直升機靠水平旋翼進行垂直起降，那么把常規螺旋槳飛機豎立起來不也能達到同樣效果嗎？這一設想在冷戰早期頗有吸引力，因為一旦爆發戰爭機場勢必成為首要攻擊目標，跑道受損后再多的固定翼飛機也無用武之地。如果讓戰斗機具備垂直起降能力，只需一小塊平地就可迅速投入作戰。美國海軍雖然擁有強大的航空母艦及艦載機力量，但也覺得有必要為甲板較小的艦船配備輕型“點防御”戰斗機，而采用成熟的螺旋槳動力應該是最容易見效的途徑。

1951年，康維爾飛機公司著手為美國海軍研制XFY-1單座戰斗機，就在機頭安裝一對同軸反轉的螺旋槳來實現垂直起降，以一臺功率達4100千瓦的艾利森XT-40渦輪發動機驅動。與普通固定翼飛機相比，其機身較為粗短，采用大三角翼布局。機尾還對稱設置了一對大垂尾，與主翼構成十字形，每個翼尖后部都裝有彈性支撐輪作為垂直起落架，XFY-1也因此被戲稱為“彈簧高蹺”(Pogo)。生產型還計劃安裝截擊雷達、4門20毫米航炮或掛載48枚70毫米空空火箭彈等武器裝備。

到1954年4月，第一架也是唯一一架XFY-1組裝完成準備試飛。為安全起見，一開始也是先采用系留方式，即在機身和機翼上系有與地面相連的保險索進行短暫的升空試驗。萬一試飛員操縱失控，地面人員還可通過控制繩索穩定機身避免側翻。經過4個月的初步測試后，XFY-1在加州的海軍輔助航空站轉入自由起降試驗，并在11月5日進行了第一次從垂直狀態轉向水平姿態的飛行。

然而隨著試飛次數的增加，“彈簧高蹺”的固有毛病也愈發明顯。當它豎立在地面上時，飛行員需要很高的梯子才能上下，地勤人員也不方便開展維護工作。在起飛和降落階段，飛行員在座艙里只能半躺著操作，尤其是著陸時必須費勁地轉頭看著地面才好控制機身完成平穩觸地，如果下降速率超過3米/秒就有可能失控。由于要兼顧垂直和水平飛行，XFY-1犧牲了一些機動性能，跟逐漸成熟的噴氣式戰斗機相比其作戰效能更是瞠乎其后。除了這些不足，安全問題也很讓人撓頭。沒有可靠的彈射系統，前面的螺旋槳和后面的尾翼都會成為飛行員逃生時的致命障礙。

把這種“直升飛機”搬上水面艦船的希望越來越渺茫了，1956年底XFY-1完成最后一次試飛后就被打入冷宮。當時另一位競爭者是洛克希德公司的XFV-1，差別在于采用的是梯形主翼和較小的X形尾翼，并加裝了用于水平起降的固定式機輪，但還沒等進行真正的垂直起降試驗，就同樣因為操作困難和性能缺陷也被棄之如敝履了。