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导语

在莱特兄弟发明可以受控、持续飞行的固定翼飞机后，人们就一直在尝试开发制造直升机。在固定翼飞机出现后30年，才出现首架可正常操作的直升机。直升机开发出来之后，其概念迅速被人们所接受，10年之内直升机就投入了军事和商业服务。

直升机可以在较小的空间内起飞和着陆，

并以低速盘旋和移动，

在现代生活中已经不可或缺。

但之前的开创者

可能会对直升机有限的使用范围感到失望，

因为直升机存在速度和航程限制

以及安全和噪声问题。

几十年来，人们对这些问题进行了无数的研究，

最近已经取得了真正的进展。

最早的垂直飞行尝试

自20世纪第一个十年起，欧洲一直是旋翼机发明地。1907年，法国实现了两次标志性的飞行，9月，由Jacques和Louis Breguet兄弟制造的“旋翼机1号”四旋翼直升机使飞行员飞上2英尺（约61厘米）的空中，并停留了一分钟。但该飞机飞行不稳定，而且不受控制，是由地面上的四个人将飞机稳定住，因此，此次飞行被视为直升机的首次载人吊飞。11月，Paul Cornus的纵列双旋翼直升机使飞行员在1英尺（约30.5厘米）的空中停留了20秒。

Cornus 1907直升机

不是所有的飞行尝试都发生在欧洲

美国

美国的一名俄罗斯移民George de Bothezat

为美国军队建造了一架试验性四旋翼直升机。

这架H1直升机于1922年12月首飞，

而且还搭载了乘客，

但它的设计很复杂，难以控制，之后被废弃。

同年，德国移民同时也是黑胶唱片的发明者

Emile Berliner用双旋翼改造了一架

Nieuport复翼飞机，

使飞机可以稍微倾斜以控制偏航。

这架飞机可以盘旋和前飞，

但侧倾控制和整体性能都很差。

法国

欧洲一直在进行技术突破。

在法国工作的阿根廷发明家Raul Pateras Pescara

开发出共轴式双旋翼直升机，

其双旋翼上有四个配置翘曲机翼的双翼片，

用于循环控制。

“2型”直升机于1922年首飞，

而于1924年首飞的改进后“3型”飞机

创下738米的飞行距离记录。

法国人Etienne Oehmichen的直升机

有四个提供升力的旋翼，

六个用于稳定和控制飞机的推进器，

以及另外两个提供推力的推进器。

该机于1922年首飞，

并于1924年完成了首次1千米的循环飞行。

Pescara“3型”直升机

具有竞争力的配置

在莱特兄弟首次飞行其 “飞行者二号”飞机，

展示稳定和控制技术20年后，

直升机还远未形成。

第一次世界大战加快了直升机的发展；

1924年，航空邮政和航空客运服务开始形成，

道格拉斯制造的“全球巡游者”开始统治天空。

直升机研发人员一直在努力地研发，

以为垂直飞行提供足够的升力，

并提供长时间飞行所需的稳定性和控制性。

Breguet Gyroplane配有四个旋翼，

Cornu使用了纵列双旋翼，

Berliner采用了横向双螺旋桨，

而Pescara则采用了共轴式双旋翼。

荷兰

1925年，荷兰人Albert Gillis Von Baumhauer

开发的直升机配有一个主旋转翼，

两个空气动力控制片，

通过倾斜盘和抗扭螺旋桨进行集中循环控制。

该飞机飞行过很多次，

但在1930年该飞机报废。

意大利

意大利航空工程师 Corradino d'Ascanio

于1930年建造了D’AT3共轴双旋转翼直升机。

它使用了三个小型螺旋桨用于旋转、

倾转和偏航控制，

而控制片上的伺服调整片可以进行旋翼控制，

后来的Charles Kaman也使用了这一技术。

第二次世界大战之后，

D’Ascanio在为阿古斯塔设计直升机之前，

还为比亚乔设计了Vespa小型摩托车。

前苏联

另一个早期尝试是

前苏联的中央空气流体动力研究院

所建造的1-EA。

该飞机于1932年首飞，

配有一个主旋转翼，

在机头和机尾都有小型的推进器用于抗扭距控制。

1-EA配有两个性能良好的转子发动机，

在1932年创下了非官方飞行高度纪录，

但该飞机的控制性能依然很差。

比利时

在比利时工作的格鲁吉亚工程师Nicolas Florine

设计了首架成功飞行的纵列双旋翼直升机。

在他的设计中，两个旋翼向同一个方向旋转，

扭矩反作用通过反方向的旋翼桨盘抵消。

Florine的第二架直升机于1933年首飞，

创下飞行续航能力和飞行高度纪录。

自转旋翼机的简洁设计

到20世纪30年代中期，直升机的发展已经非常接近可正常操作的直升机了，但当时另一种旋翼飞机——自转旋翼机已经服役了将近10年。自转旋翼机利用流过自转旋翼的空气来使桨片旋转，从而产生飞机向上的升力。

自转旋翼机可以在短距离内起飞和着陆，

但无法在空中盘旋。

然而，这依然引发了一系列的技术突破，

最终使可正常操作的直升机面世。

自转旋翼机是西班牙工程师胡安·德·拉·席尔瓦开发的，

其第四次设计的飞机C.4于1923年首飞，

而基于阿芙罗504K机身的C.4改造机在1924年首飞，

其成功致使英国机器开发和制造公司

席尔瓦旋翼机公司创立。

Pitcairn PCA-2

胡安·德·拉·席尔瓦的技术突破是开发了挥舞铰。

挥舞铰解决了前飞时旋翼面临的基本问题：

前进侧的桨叶需要承担旋翼速度、

气流速度并产生较大的升力，

而回转侧的桨叶的旋翼速度和气流速度慢，

产生的升力较小。

在早期的设计中，

这种升力的不对称会导致旋翼飞机

开始前飞的一瞬间飞机不稳定。

席尔瓦在旋翼毂设计了一个挥舞铰，

从而使前进桨叶可以向上挥舞，

减小其迎角和升力角，

而回转桨叶向下挥舞，

以增大升力。

挥舞铰可以平衡旋翼，

是正常操作的直升机出现的关键要素。

1929年

哈罗德·皮特凯恩获得了席尔瓦的旋翼机生产专利权，并收购了皮特凯恩-席尔瓦旋翼机公司（后成为美国旋翼机公司），开始在美国开发和生产自转旋翼机。

1936年

在正常操作的直升机首飞的第一年，席尔瓦在一场飞机坠毁事故中丧生。

1945年

已经生产了约500架自转旋翼机。

直升机的到来基本结束了自转旋翼机的统治时期。

新发展

尽管后来的自转旋翼机增加了使旋翼在地面上自旋向上的能力，以使飞机能“跳跃”起飞，但是，奥地利Raoul Hafner的AR.III无法盘旋，那就注定了在可正常操作直升机出现后他们的失败。到20世纪30年代中期，大多数飞机都可以盘旋。Hafner的AR.III于1935年实现首飞，该飞机设计了现代斜盘——将固定框架内的控制输入信号转为旋转框架内的桨距指示的设备。

Louis Breguet设计的共轴式双旋翼Gyroplane Laboratoire

1935年

首飞，但当德国工程师Heinrich Focke设计的F.61在1936年6月首飞后，前者的光彩很快被后者夺去。

这架横向双旋翼F.61稳定性、控制性和操作性都很好，被视为首架实用型直升机。

1937年

实现旋翼自转着陆，表现出很高的安全性。

Focke F.61

福克·艾彻格里斯公司随后生产了较大的横向旋翼机Fa.223 Drache，但首个系列直升机的荣誉归德国的Anton Flettner于1942年生产的Fl.282 Kolibri所有。该飞机的配置完全不同，被称为同步双旋翼直升机，配备了交叉式双旋翼，Fl.265于1939年首飞，后被凯利特和卡曼使用。

Flettner Fl.282

虽然德国领先，但现代直升机的起源被视为是伊戈尔·西科斯基的VS-300。

20世纪

西科斯基试验过共轴式双旋翼直升机但没有成功，后转而设计大型固定翼飞机，先是在俄罗斯。

1919年

移民美国后在美国进行设计。

1940年

5月首飞。

1941年

12月开始以最终配置飞行：配备周期变距操纵杆的主旋转翼和水平尾螺旋桨。

现代直升机由此诞生。

西科斯基 VS-300

之后直升机实现了快速的发展。

VS-300之后西科斯基很快制造了R-4，

这是首架大量生产的直升机（建造了131架），

首架R-4于1942年开始在美国军方服役。

1943年，Arthur Young建造了一架两桨旋翼机，

并配备用作机械陀螺仪的稳定杆，

可以控制旋翼并稳定直升机。

在此基础上产生了贝尔47，

该飞机于1946年成为通过民航认证的首架飞机。

行业的诞生

第二架在美国飞行的直升机是皮亚塞茨基于1942年制造的单一旋转翼直升机PV-2，但他是因为建造了双旋翼纵列式运输直升机而声名鹊起，包括HRP Rescuer运输直升机以及随后的波音CH-47“支努干”(Chinook) 运输直升机 ，后者在55年后仍在生产。卡曼于1947年制造出交叉式双旋翼直升机K-125，该飞机是如今的K-MAX的先驱。Stanley Hiller开发了一个控制系统，以使直升机便于飞行，由此产生了1948年的UH-12。

皮亚塞茨基 HRP

前苏联卡里莫夫的首架直升机卡-8于1947年首飞，

它采用了设计局标志性的共轴式旋翼。

1948年首飞。

如今，相关的两个设计局已经纳入俄罗斯直升机公司。

在战后的欧洲，

法国的飞机制造商开始进行直升机开发，

法国国营西南飞机制造公司。

1949年

飞行了SO1100 Ariel I，该机的旋翼采用了翼尖喷气技术。

1950年

试飞行了SE3110，后来产生了云雀公司。

这两个公司后合并形成南方飞机制造公司 (Sud Aviation)，后又发展成法国宇航公司 (Aerospatiale)。

1992年

并入德国的MBB组建的欧洲直升机公司 (Eurocopter)，现为空客直升机公司 (Airbus Helicopters)。

在英国，席尔瓦和哈夫纳开始发展战后旋翼飞机产业，

涵盖了布里斯托、费尔雷、

Saunders-Roe和韦斯特兰多家公司，

后这些公司于1960年合并成为韦斯特兰公司，

不久后英国建立了获得政府许可的

西科斯基直升机公司。

（2000年，韦斯特兰与意大利的阿古斯塔公司

该公司于1952年制造贝尔直升机进入直升机行业）

合并成立了阿古斯塔·韦斯特兰公司，

现为莱昂纳多-芬梅卡尼卡

(Leonardo-Finmeccanica) 的直升机部门。

更大、更快…

直升机的能力在第二次世界大战之后得到快速提升，这主要得益于涡轮发动机的功率质量比高于活塞发动机。

首架涡轮发动机驱动的直升机为

1951年首飞的卡曼XHTK-1，

该直升机配备了波音502涡轮轴发动机。

经过改装的HTK-1是首架双涡轮发动机直升机，

该飞机于1954年首飞。

（HTK-1还是首架电驱动无人直升机）。

但首架投入生产的涡轮发动机直升机是法国南方飞机航空公司的 “云雀” II直升机，该飞机采用了透博梅卡“阿都斯特”发动机，于1955年首飞，它快速打破了直升机以往的高度纪录，并完成了两次高空救援。美国首架投入生产的涡轮发动机直升机为贝尔204，该飞机一般被称为UH-1“休伊”(Huey)。

随着直升机的性能不断提高，直升机的尺寸也在扩大。1961年首飞的纵列双旋翼直升机CH-47A “支努干”的最大起飞重量达到15吨，有效载荷4.5吨。

如今的CH-47F 的起飞重量达到22.68吨，

有效载荷10.8吨。

西科斯基的单旋翼直升机CH-53A起飞重量15.8吨，

但在1968年以23.5吨的起飞重量

创下了当时的历史纪录，

包括12.9吨的有效载荷纪录。

米里制造的最大的直升机

横向双旋翼机V-12于1968年首飞，

其最大起飞重量为100吨，

有效载荷40吨。

这架四发直升机具有

与安-22运输机同等尺寸的货舱，

可以快速地部署战略弹道导弹。

V-12从未投入生产，

因此相比而言，

米里的米-26是投入量产的最大的直升机，

该飞机于1977年首飞，

起飞重量56吨，

有效载荷20吨。

但没有更快…

虽然自西科斯基推出现代直升机后75年内直升机的大部分性能已经得到提升，但速度并没有发生很大的改变。传统直升机的速度是300千米/时。由于回转桨叶失速，而前进桨叶超声速，旋翼无法促使直升机以更快的速度飞行。

但当时，人们为提高直升机的速度进行了很多尝试，其中一些大大提高了直升机的速度，其中一个方法是增加提供升力的机翼以及提供推力的推进器。这使得旋翼无需同时提供升力和推力，并延迟回转桨叶失速，以使飞机的飞行速度更快。

贝尔533

贝尔533高性能直升机是较早的“休伊”原型机，

该飞机配置了一个机翼及两个喷气式发动机。

该飞机受安装在短翼翼尖的

一对1500千克推力的普惠J60发动机驱动，

在1962年速度达到了508.6千米/时。

同年为测试刚接式无铰旋翼而设计的

洛克希德XH-51速度为487.1千米/，

该飞机配备了一个机翼

和一个1134千克推力的J60发动机。

XH-51

XH-51发展出了美国空军的

洛克希德AH-56 Cheyenne武装直升机。

该飞机于1967年首飞，速度为392.6千米/时，

配备了一个机翼以及一个3935轴马力的

通用电气T64涡轮轴发动机，

为刚接式旋翼和尾翼上的推式螺旋桨提供动力。

Cheyenne后被取消，

并被传统的AH-64 “阿帕奇”取代。

Lockheed AH-56

再次尝试

空客在2013年在其试验性的X3达到487千米/时后重新开始了混合直升机的开发。该改造飞机将依据欧洲洁净天空研究项目的LifeRCraft技术验证机计划于2019年首飞。LifeRCraft预计将在21世纪20年代中期实现高速直升机的生产。

XH-59A

另外两个高速旋翼直升机的研究项目已经成熟。

一个是西科斯基 XH-59A的先进桨叶概念。

该飞机在1973年速度已经达到了487千米/时。

它虽然很快，但噪声很大，不稳定，飞行操作复杂，

需要两名飞行员控制四个发动机：

两个涡轮轴发动机为共轴刚接式旋翼提供动力，

两个涡轮喷气发动机提供推力。

2008年

西科斯基重新使用了该概念，将其用于最新的桨叶和机身结构上，并弥补XH-51的飞行控制和稳定性缺陷。

2010年

其小型X2技术验证机速度达到481.5千米/时。西科斯基现正对444.5千米/时的S-97 Raider轻型战术直升机进行飞行测试，其与波音为美国军方建造的463千米/时SB-1 Defiant中等升力验证机。

2017年

将首飞。

西科斯基 S-97

另一个研究项目是倾转旋翼机。

首架倾转旋翼机是1954年的

Transcendental 1-G，

但它并没有进行翼载飞行。

相反，1955年首飞的贝尔XV-3

首次成功进行了直升机和飞机模式的切换，

这使得1977年首飞的

贝尔XV-15取得了非常大的成功，

该飞机达到了555.6千米/时的速度，

也为500千米/时的贝尔波音V-22 “鱼鹰”提供了基础。

V-22于2007年首飞，

是首架服役的倾转旋翼机。

贝尔XV-15

贝尔于1998年开始了民用倾转旋翼机的开发，

后于2011年被阿古斯塔取代。

在经历开发延迟及面临的重重困难后，

AW609计划将于2018年获得认证。

同时，贝尔还在建造其下一代倾转旋翼机，

即为美国军方开发的518.56千米/时的

V-280 Valor中等升力验证机，

该飞机计划于2017年首飞。

虽然无法轻易决定购买一架高速旋翼直升机

包括复合直升机、倾转旋翼机或一些其他的配置

但自从西科斯基飞行其VS-300起，

人们已经看到直升机在过去75年的性能、

技术发展情况，

未来直升机也将会在速度和航程上有大幅度提升。

以上文章来源于看航空

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