1938年,年輕的德國姑娘漢納賴奇駕駛壹架雙旋翼直升機在柏林體育場進行了壹次完美的飛行表演。這架直升機被直升機界認為是世界上第壹種試飛成功的直升機。
1939年春,美國的伊戈爾?西科斯基完成了VS-300直升機的全部設計工作,同年夏天制造出壹架原型機。這是壹架單旋翼帶尾槳式直升機,裝有三片槳葉的旋翼,旋翼直徑8.5米,尾部裝有兩片槳葉的尾槳。其機身為鋼管焊接結構,由V型皮帶和齒輪組成傳動裝置。起落架為後三點式,駕駛員座艙為全開放式。動力裝置是壹臺四氣缸、75馬力的氣冷式發動機。這種單旋翼帶尾槳直升機構型成為現在最常見的直升機構型。
1939年,美國人西科爾斯發明了第壹架直升機,機身外形和現在的沒多大區別,仍被設計者采用。
我國直升機的發展
1.直5(Z-5)
直-5是我國制造的第壹種多用途直升機,也是新中國直升機科研應用的開端。
研制初期代號“旋風25”,原型為蘇聯米-4直升機。
1958年2月,哈爾濱飛機工業公司按照蘇聯提供的全套圖紙資料開始仿制米-4,1958年12月14日首次試飛,1959年初由國家鑒定委員會正式驗收,投入批生產。63年9月21日航定委同意直5直升機優質過關,批準定型投產;其動力裝置活塞-7於同年12月25日優質過關,投入批生產。***生產了545架。
直-5可用於物資、人員輸送、救生、邊境巡邏。1980年停產。
直-5采用1臺活塞-7氣冷星形14缸發動機,功率1770馬力(1250千瓦)。主螺旋槳直徑21米,長為16.8米,高為4.4米。起落架為固定四點式,前起落架橫向輪距1.53米,主起落架輪3.82米、前主輪距3.79米。機艙體積達16立方米,壹個側艙門,壹個蚌式後艙門。壹次可運載11名全副武裝的士兵,或8個傷員擔架和1名醫務人員。發動機艙位於機頭,通過傳動軸驅動機艙頂部的主旋翼和尾部的尾槳。駕駛艙位於機頭前上部,兩人機組,兩人均可獨立完成飛行操縱。可裝載1.2噸貨物,吊運時可運載1.35噸。直-5的機艙內可裝卸北京212A吉普,該吉普常用於作為78式82毫米無座力炮的載車,為空降兵提供火力支援。更大威力的是75式105mm無坐力炮,於1964年研制,可摧毀主戰坦克、裝甲車輛和堅固野戰工事等,1975年設計定型。火炮由炮身和炮架兩部分組成。采用了高、低壓發射原理和炮口制退器與縮小噴口相結合的方法。仍由北京-212A輕型越野車攜帶。初速(破甲彈)503米/秒,最大射程(殺傷爆破榴彈)7400米,有效射程(破甲彈)1100米;直射距離(破甲彈)580米,射速5~6發/分,炮身長3409毫米。尾槳為3片推進式玻璃鋼獎葉,駕駛員座艙位於機身前上部 艙內有2個座椅。起落架為4輪式;動力裝置:1臺氣冷式14缸塞—7發動機,最大功率1250千瓦(1700馬力)。
2.直6(Z-6)
直-6是在直-5基礎上改型設計的以空降為主的多用途直升機,1969年12月15日首飛,***生產了15架,未能正式投產,在此不做詳細介紹。
3.直7(Z-7)
60年代中期,我國在研制輕型和中型直升機產品的同時,也開始考慮自個研制能裝載壹個加強排兵力的重型直升機產品。根據部隊提出的需求,1969年,中國航空研究院決定由新組建的直升機設計研究所承擔重型直升機的設計任務,直升機的編號為直7。 1970 年3月,直7研制工作開始,承擔研制的有直升機設計研究所等5個研究所、2個工廠。
直7的研制方案是:裝兩臺渦軸5甲發動機,采用6片旋翼;除重新設計槳轂和減速器外,其它盡量采用直5和直6的零部件。直7設計為最大起飛重14400千克,有效商載3500千克,最大速度240千米/小時,最大航程35O千米,實用升限6000米 。
1971年直7開始進行機體和部件的靜力試驗及調試。其間,領導機關曾決定將直7作為艦載直升機的試驗機,到197l年9 月,直7改艦載的工作停止,繼續作為普通直升機研制。
1975年5月,直7零部件加工完成了97%,並已裝配成兩架機體,配套生產的成品已到貨9O%。1979年,直7重型直升機完成了全機靜力試驗。
然而,1979年6月28日,國家決定直7重型直升機研制工作停止.其原因是由於國家財力有限,不可能同時投資研制兩種重型直升機,為了全力確保由江西景德鎮直升機廠承擔研制直8型直升機項目,直7直升機只得為直8讓路,從而宣告了直7重型直升機的夭折。盡管直7項目下馬了,但直7研制的許多成果為後來成功研制出最大起飛重量達13000千克的直8重型直升機打下了堅實的基礎。
4.直8(Z-8)
我國於70年代末購進了14架法國航宇工業公司研制的SA321“超黃蜂”大型多用途直升機, 交由海軍航空兵部隊使用。該機型在法國於1966年開始交付使用,裝備後成為我國第壹代艦載機。隨後,我國開始在“超黃蜂”得基礎上仿制直-8。
直-8的研究工作由中國直升機設計研究所與昌河飛機工業公司***同執行。總體的規劃是以直-8艦載反潛型為突破口,進行引進仿制,隨後進而改進研制直-8陸軍型,從而逐步提高我國大中型直升機科研、生產和裝備的水平。1976年研制工作開始,首架原型機於1985年12月首飛,1989年11月通過國家技術鑒定,1994年12月設計定型。1989年,首架生產型直-8於交付海軍航空兵使用。(文字:加特林)
我國於70年代末購進了14架法國航宇工業公司研制的SA321“超黃蜂”大型多用途直升機,交由海軍航空兵部隊使用。該機型在法國於1966年開始交付使用,裝備後成為我國第壹代艦載機。隨後,我國開始在“超黃蜂”得基礎上仿制直-8。
早在60年代中期,我國在研制輕型和中型直升機產品的同時,已開始考慮研制能裝載排級單位的重型直升機。1969年中國航空研究院決定由新組建的直升機設計研究所承擔重型直升機的設計任務,機型編號為直-7。研制方案是:裝兩臺渦軸-5甲發動機,采用6片旋翼;除重新設計槳轂和減速器外,其它盡量采用直-5和直-6的零部件。直-7設計為最大起飛重14400千克,有效商載3500千克,最大速度240千米/小時,最大航程35O千米,實用升限6000米。1971年直-7開始進行機體和部件的靜力試驗及調試。其間壹度決定將直-7作為艦載直升機。1975年5月,直-7零部件加工完成了97%,並已裝配成兩架機體,配套生產的成品已到貨9O%。1979年直-7完成了全機靜力試驗。1979年6月28日決定直-7研制工作停止。據說原因是國家財力有限,不可能在研究直-7的同時,在資金上保障由景德鎮直升機廠的仿制直-8型直升機項目。因此直-7被迫夭折,但研制的許多成果為研制直-8打下了基礎。
直-8的研究工作由中國直升機設計研究所與昌河飛機工業公司***同執行。1976年研制工作開始,首架原型機於1985年12月首飛,1989年11月通過國家技術鑒定,1994年12月設計定型。1989年,首架生產型直-8於交付海軍航空兵使用。盡管直-8早已進入批量生產狀態,但產量卻很少,外界估計僅有15架。直-8曾經被看作中國陸航、海航的壹大飛躍,因為這是我國第壹種國產大中型多用途直升機。不想在2002年前的漫長歲月裏,直-8生產量很低,不超過20架,又變成了壹個雞肋。
直-8采用了常規的直升機總體布局,單旋翼帶尾槳。旋翼為6片矩形膠接全金屬槳葉,槳轂鉸接式,裝有揮舞鉸、軸向鉸和帶液壓減震的擺向鉸。位於尾翼頂端的尾槳***5片。為適應水上用途,采用船形機身,水密艙,兩側有固定水陸兩用短翼浮筒,可以進行水上起降。在陸上采用不可收放前三點式起落架。直-8采用3臺渦軸-6型發動機,兩臺在減速器前,壹臺在後,單臺最大起飛功率1128千瓦(1550馬力)。機內主油箱由3組8個軟油箱組成,總有效容積3900升。燃油箱及相關艙室均有通風系統,每組油箱有壹個重力加油口,位於機身左側。
直-8可載運27名全副武裝的士兵,此時航程700千米,最大載重情況下可載運39人;也可以載運壹輛BJ-22吉普及有關人員;或裝載3000公斤貨物飛行500千米,或外掛運送5000千克貨物到50千米外的目標區域,然後返回原地。用於救護時直-8艙內可載15名傷病員及擔架,以及壹名醫護人員。執行搜索救援時,機上可裝備壹臺液壓救生絞車和兩只救生艇,在陸地和海上執行救援任務。
實際上我國仿制直-8的目的不在於陸基使用,而是為獲得壹種可靠的艦載直升機。因此直-8很快發展了艦載型號。直-8可裝備吊放聲納、搜索雷達,可采用的武器包括魚雷或導彈等。執行掃雷任務時,可拖曳壹個掃雷具,在距基地92千米的水域以46千米的時速掃雷兩小時。布雷作戰時可攜帶8枚250千克的水雷。 下圖為原型機的浮水試驗。
海軍型號的直-8已多次參與實際任務。
直-8還發展了陸軍型直-8A
直-8還可用於人員運輸、地質勘探、航空測繪、建築施工、森林防火、邊防巡邏、通訊聯絡指揮等民用用途。直-8曾順利執行過搶險救災和科研試飛等任務,1993年首飛西沙成功。
直-8產量低的原因尚無公開資料可詢,估計最大的可能是仿制品的性能不行,或核心部件無法自行生產,如發動機。從陸航大量購入米-17來看,直-8在陸軍沒什麽地位。海航裝備了直-9,也許這種輕型直升機才是噸位還不大的海軍艦艇所急需的。直-8原型SA321性能其實不錯,是法軍主力,我們辛辛苦苦仿制出來,卻又無法解決核心部件問題的國產化問題。
2002年5月外電報道,中國計劃恢復直-8的生產,將采用加拿大普·惠公司的PT6系列發動機,進而引進其發動機生產技術。報道稱昌河公司在1997年停止生產直-8之前,已經制造了17架,其中12架目前在海軍服役。如報道屬實,說明軍方還是希望能有壹種自行研制的大型直升機可用。此外也側面印證了直-8存在發動機無法自行研制的問題。
所謂“柳暗花明又壹村”,2002年航展上直-8F的出現,宣告了直-8吐氣揚眉的日子到來了。F型是直-8A的最新改型,換裝了進口PT6B-67A發動機(下圖為PT-6B),最大起飛功率從1190千瓦提高到了1448千瓦,升限提高到4700米,有效地效懸停由原來的1900米提高到2800米。F型能在4500米高原啟動,發動機大幅度增加了首翻期,達到了3500小時。進氣口增裝防沙裝置,改善野外使用性能,因此座艙上方機體外形上有所變化。用有防冰除冰能力的復合材料槳葉替換原先的金屬槳葉,提高了懸翼的壽命效率和性能,改裝新的航電系統。F型目前仍在研制階段,計劃2005年換發型投放市場,有望大量裝備解放軍使用。而PT6系列發動機也必然要展開國產化工作。
5.直9(Z-9)
直-9輕型多用途直升機是由哈爾濱飛機制造公司引進法國專利、研制生產的。用於人員運輸、近海支援、海上救護、空中攝影、海上巡邏、魚群觀測、護林防火等,並可作為艦載機使用。軍事用途包括偵察、近距火力支援、反坦克、搜索救護、反潛、偵察校炮及通訊.
1980年10月,國務院批準三機部以技貿結合形式,引進法國SA365“海豚”型直升機的生產專有權合同。具體由哈飛負責,引進法國SA365N1“海豚”直升機專利,開始生產直-9,1982年完成了首架機的裝配。同年2月6日,直-9 6013號機在首都機場進行試飛表演,解放軍總部及各軍兵種、各部委有關方面負責同誌前往觀看。9月21日,兩架直-9首次交付中國民航廣州管理局投入使用。後經哈飛長期努力,發展出多個型別,包括基型直-9,最初的專利生產型,至1990年底與法國協議簽訂的50架已全部生產完畢,其中28架為基型直-9;另外還有20架為直-9A,直-9後繼續生產型,相當於SA365N2;隨後哈飛生產了兩架直-9A-100,初步嘗試了直-9生產的國產化。1993年9月,哈飛又與法方簽約生產直-9過渡批22架,另外哈飛還生產了8架直-9民用型。
1988年5月,直-9國產化總指揮部與有關部門簽訂了承包合同,其中哈爾濱飛機制造公司是總承包單位,用了3年多時間和其他90余家廠所協力攻關,於1992年1月16日成功完成了國產化直-9(國產化率達到71.9%)的首飛。此後直-9的生產全面轉向國產型直-9,該型號定名直-9B。
直-9采用普通旋翼加涵道風扇尾槳的布局。其旋翼系統由4片復合材料槳葉和星形柔性旋翼槳轂組成。涵道風扇尾槳由壹個槳轂和13片模鍛的輕合金槳葉組成。旋翼槳葉和尾槳槳葉均具有無限壽命。在尾梁的兩側裝有平尾,平尾兩端各有壹塊垂直端板,以提高飛行方向上的穩定性。起落架為可收放的前三點輪式起落架。前起落架為雙輪,自動定向,向後收入機身。主起落架為單輪,向後內側收入機身。起落架上帶有雙腔油-氣減震器。
涵道尾槳是“海豚”直升機的壹大特色,優點在於尾槳占用空間小,氣動力效率高,尾槳不易為外物所傷。而且由於涵道尾槳空氣阻力小,因此“海豚”的速度比普通直升機要快。實際上,“海豚”是目前批量生產的飛行速度最快的直升機。涵道尾槳的缺點是比傳統普通尾槳重量大,結構復雜,維護較煩瑣。
直-9的動力裝置采用2臺透博梅卡公司“阿赫耶”1C渦軸發動機,單臺功率522千瓦。國產化型直-9上使用渦軸-8甲(渦軸-8A,阿赫耶1C的國產化型號)渦輪軸發動機,單臺最大應急功率734軸馬力,起飛功率710軸馬力,在最大飛行重量時可單發飛行。機上主要機載設備包括甚高頻和高頻通信/導航設備,甚高頻全向信標,儀表著陸系統,無線電羅盤,應答機,測距設備,雷達和自主式導航系統。可以選裝的設備包括承載能力為1700千克的吊索和承載能力為275千克的絞車,絞車索長90米或74米。直-9B的機上設備可選裝BG-0.6無線電高度表,150單邊帶電臺,KJ-13自動駕駛儀,40AH電瓶和容量為400升的轉場油箱等國產化設備。選裝了KDF-806無線電羅盤,KTR-908無線電臺,TB-31機內通話設備,電動絞車,帶測力計和反光鏡的外吊掛,搜索燈等進口設備.
根據解放軍陸軍和海軍航空兵的需要,直-9又衍生出幾種軍用改進型:直-9A(國產化型)、直-9B(駐港部隊,下圖)、直-9通訊型、直-9炮兵校射型、直-9電子幹擾型、直-9C艦載型、直-9W反坦克型,直-9G。直-9G是W型的出口型,電子設備有所不同。
直-9C艦載型實際上是以直-9為基礎改進的,和法國“海豚”的艦載型“黑豹”無太大關系。87年12月2日,為海軍改裝的直-9C艦載直升機首飛成功。12月24日在艦上順利降落,采用中國直升機設計所研制的快速著艦系留裝置。定型後的C型加裝了機頭雷達,可掛載2枚“魚-7”魚雷執行反潛任務。魚-7仿自我國漁民在海南島撈獲的美軍MK-46魚雷,性能接近於MK-46。
6.武直10(WZ-10)
直10計劃主要由哈爾濱飛機制造總公司(HAMC)負責,於1992年責成全國四十余家相關院所立項開發,為陸軍「9。5」計劃重點攻關項目,得到軍方總裝部領導的重視。總裝部副部長徐懷中中將數度到該公司視察項目進度。
WZ-10為發展自Z-9B的中型專職武裝直升機,全機凈重約5,543公斤。其主要任務為樹梢高度戰場遮斷,消滅包括敵地面固定和機動的有生力量,並兼具壹定的空戰能力。WZ- 10未來配合設有頂置瞄具的Z-11輕型直升機取得目標,可完全在接敵隱蔽處發動進攻,故戰場生存能力極強。該機除部份光電瞄準系統可見於WZ-9外,更配有FLIR,因此具有有限復雜天氣和夜間作戰的能力。
直升機全長約14.15米(旋葉轉動時),高約3.84米,最寬處(註:包括短機翼)約4.35 米,采國際流行的縱列式座艙布局,窄機身,後3點式防沖撞起落架;基本繼承了Z-9式的 涵道式尾槳和飛行傳動系統。主槳由4片全復合材料槳葉構成,直徑約為12米,尾槳為11 片彈性玻璃纖維寬葉。采傳統布局的WZ-10同美制RAH-66相比,不具備雷達隱身的氣動結構,而是通過大量采用吸收雷達波長的復合材料和塗裝來縮短被敵人發現的距離,同時也達到減輕飛機重量的目的。動力裝置采用兩臺歐洲MTR出品的MTR390渦軸發動機(turboshaft),具體數據不詳,估計大致與意大利A129同級。航電設備采用國產和法制數字化系統。導航系統為3軸gyrolaser+RadioAltimeter+ Doppler Radar+GPS。座艙內前後都有平顯(HUD)和3具多功能低頭數顯(MFD),(外加壹些主要飛航儀表的指針式backup)結合HOTAS的模式切換控制系統,大大減輕了飛行員的負荷,也使的飛行員得以花更多時間觀察周圍地理,戰術環境而不是眼花撩亂的各式儀表。這正是當代戰場戰術運用的最大特點之壹,事態意識也是壹代和二代武直技術上的分水嶺!
7.直11(Z-11)
Z-11是中國直升機設計研究所與昌河飛機工業公司***同研制的輕型多用途軍民兩用直升機,是我國直升機行業從專利生產、測繪仿制走向自行設計的第壹個機種。該機1989年批準立項,1992年進入全面研制,1994年12月實現首飛,1997年開始交付使用。Z-11主要用於教練、通訊、救護、偵察、護林和旅遊等。
該機全長13.012米,高3.14米,空重1120千克,最大起飛重量2200千克。動力裝置為1臺WZ-8D型渦軸發動機,最大連續功率450千瓦,巡航功率350千瓦。最大速度278千米/小時,有利巡航速度220千米/小時,最大傾斜爬升率9.5米/秒,航程560千米,續航時間3.7小時,有地效懸停升限不低於3700米,無地效懸停升限不低於2930米。
該機為單旋翼尾槳式布局,旋翼為3片復合材料槳葉,尾槳為2片槳葉,滑撬式固定起落架。教練型正副駕駛員各1名,後座可載4名成員,也可單人駕駛。
8.701直升機
制造公司:哈爾濱飛機公司
701型直升機是以貝爾-47G3為原型機仿制的多用途輕型直升機,
1970年1月23日首飛,沒有定型生產。
9.EC120直升機
哈飛與法國歐洲直升機公司、新加坡科技宇航公司三國四方按照***同投資、***擔風險、***享利益的原則聯合開發研制了EC120直升機。單發5座多用途輕型EC120B“蜂鳥”直升機是目前世界最先進的1.5噸級直升機之壹。在同級別直升機中,“蜂鳥”具有更先進的性能。她大量采用世界先進技術,是壹種簡單、高效、維護性好、易於操縱、乘坐舒適且成本低廉的直升機。
EC120直升機通過了法國DGAC及美國、英國和歐洲適航當局等近30個國家和地區的適航認證。
EC120直升機適用於載客和公務運輸、新聞采集、外掛運輸、農業噴灑、電力巡線、治安巡邏、航空醫療運輸、觀測、聯絡、培訓等多種用途。
2003年11月20日晚6時,法國歐洲直升機公司、中國航空技術進出口總公司、哈飛航空工業股份有限公司、新加坡科技宇航有限公司四方在北京王府飯店簽定合同,在中國哈爾濱飛機工業集團建立EC120總裝生產線,EC120直升機將更名為HC120直升機。
14.延安二號
延安二號是我國第壹架自行設計並初步試飛成功的輕型直升機,1975年9月首飛,沒有定型生產。
15.在我國使用的國外直升機
有 美制“黑鷹”直升機、法制SA341“小羚羊”輕型直升機、俄制米8/米17/米171直升機、俄制米6直升機、俄制卡-28反潛直升機 等。
16.***軸雙旋翼實驗機
北京航空航天大學研制的超輕型直升機,它是用***軸雙旋翼的--沒有尾槳
我國直升機主要研究機構
1、中國直升機設計研究所
中國直升機設計研究所位於江西省景德鎮市,創建於1969年12月,隸屬於中國航空工業第二集團公司,是我國唯壹的以直升機型號研制和直升機技術預先研究為使命的大型綜合性科研單位。研究所現有職工2000余人,其中各類專業技術人員1400余人,高級工程師300多人,國家級、部級專家8人,入選國家“百千萬人才”2人、“511人才”14人,研究員90余人。
研究所擁有總體氣動、結構強度、旋翼設計、航電火控、飛行控制、液壓傳動、環境控制、信息技術等40多個專業和系統設計試驗研究室16個;具有覆蓋13噸級以下軍、民用直升機常規設計、試驗的手段和設施,設計研究手段先進,技術開發力量雄厚。其中,直升機旋翼試驗塔、工程模擬器、地面聯合試驗臺等設施填補了國內行業空白,達到國際先進水平,直升機旋翼試驗能力躋身世界先進行列。能夠進行並行工程設計以及總體、系統仿真以及靜強度、振動、疲勞、航電系統、非航電系統、電氣系統、燃滑油系統、武器系統、飛機地面動力等多種試驗。2002年通過了GJB9001A-2001質量體系認證。
2、南京航空航天大學直升機旋翼動力學國家級重點實驗室
直升機旋翼動力學國家級重點實驗室是國家重點投資興建的重點實驗室,於1995年底建成並通過國家驗收。主要從事直升機科技領域的基礎性研究以及高層次人才的培養。實驗室實行主任負責制。由國內高水平的同行專家組成的學術委員會保證本實驗室的開放性,並為科研工作的高水平、提高學術活動的權威性創造良好條件。
本實驗室主要研究方向有三:旋翼渦系、
流場及高性能旋翼探索;旋翼非定常氣動及直升機機動飛行力學;旋翼氣動彈性耦合動力學。本實驗室堅持"開放、聯合、流動"的方針,以創新為己任,鼓勵開展交叉型研究。本實驗室具有旋翼試驗臺、旋臂機、反扭矩試驗系統、立式水洞、結構振動試驗系統***五套大型試驗,並配備有計算機仿真工作站以及先進的測力、測速、測壓設備。試驗廠房、計算機房及研究人員工作室合計建築面積2815M2,具有良好的研究條件和學術環境。本實驗室已形成壹支穩定的、梯隊配置合理的研究隊伍,承擔著多項國家科研任務,並建立了廣泛的國內外學術聯系與合作關系。作為我國直升機行業的壹個基礎性研究基地,本實驗室熱忱歡迎同行專家學者,特別是青年科技人員前來進行合作研究。