直升機作為20世紀航空技術極具特色的創(chuàng)造之一,極大的拓展了飛行器的應用范圍。直升機是典型的軍民兩用產(chǎn)品,可以廣泛的應用在運輸、巡邏、旅游、救護等多個領域。
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、反潛掃雷、電子對抗等。在民用方面應用于短途運輸、醫(yī)療救護、救災救生、緊急營救、吊裝設備、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)術支援的短距-垂直起降固定翼飛機尚無可替代。
單旋翼帶尾槳(Ducted Fan)一個水平旋翼負責提供升力,尾部一個小型垂直旋翼(尾槳)負責抵消旋翼產(chǎn)生的反扭矩。例如,歐洲直升機公司制造的EC-135直升機。
單旋翼無尾槳(NOTAR)一個水平旋翼負責提供升力,機身尾部側(cè)面有空氣排出,與旋翼的下洗氣流相互作用產(chǎn)生側(cè)向力來抵消旋翼產(chǎn)生的反扭矩。例如,美國麥道直升機公司生產(chǎn)的MD520N直升機。
雙旋翼式
縱列式(Tandem)兩個旋翼前后縱向排列,旋轉(zhuǎn)方向相反。例如,美國波音公司制造的CH-47“支努干”運輸直升機。
橫列式(Transverse)兩個旋翼左右橫向排列,旋翼軸間隔較遠,旋轉(zhuǎn)方向相反。比如,蘇聯(lián)米里設計局研制的Mi-12直升機。
共軸式(Coaxial)兩個旋翼上下排列,在同一個軸線上反向旋轉(zhuǎn)。例如,蘇聯(lián)卡莫夫設計局研制的卡-50武裝直升機。
交叉式(Intermeshing)兩個旋翼左右橫向排列,旋翼軸間隔較小,并且不平行,旋轉(zhuǎn)方向相反。例如,卡曼宇航公司研制的K-MAX起重直升機。
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雜千萬倍,但其飛行原理卻與竹蜻蜓有相似之處?,F(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,其流速快而壓力小;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?!?/p>