直升機(jī)作為20世紀(jì)航空技術(shù)極具特色的創(chuàng)造之一,極大的拓展了飛行器的應(yīng)用范圍。直升機(jī)是典型的軍民兩用產(chǎn)品,可以廣泛的應(yīng)用在運(yùn)輸、巡邏、旅游、救護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。
直升機(jī)的時(shí)速可達(dá)300km/h以上,俯沖極限速度近400km/h,實(shí)用升限可達(dá)6000米(世界紀(jì)錄為12450m),一般航程可達(dá)600~800km左右。攜帶機(jī)內(nèi)、外副油箱轉(zhuǎn)場(chǎng)航程可達(dá)2000km以上。根據(jù)不同的需要直升機(jī)有不同的起飛重量。當(dāng)前世界上投入使用的重型直升機(jī)的是俄羅斯的米-26(起飛重量達(dá)56t,有效載荷20t)。當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的是機(jī)械驅(qū)動(dòng)式的單旋翼直升機(jī)及雙旋翼直升機(jī),其中又以單旋翼直升機(jī)數(shù)量多。
直升機(jī)的突出特點(diǎn)是可以做低空(離地面數(shù)米)、低速(從懸停開(kāi)始)和機(jī)頭方向不變的機(jī)動(dòng)飛行,特別是可在小面積場(chǎng)地垂直起降。由于這些特點(diǎn)使其具有廣闊的用途及發(fā)展前景。在軍用方面已廣泛應(yīng)用于對(duì)地攻擊、機(jī)降登陸、武器運(yùn)送、后勤支援、戰(zhàn)場(chǎng)救護(hù)、偵察巡邏、指揮控制、通信聯(lián)絡(luò)、反潛掃雷、電子對(duì)抗等。在民用方面應(yīng)用于短途運(yùn)輸、醫(yī)療救護(hù)、救災(zāi)救生、緊急營(yíng)救、吊裝設(shè)備、地質(zhì)勘探、護(hù)林滅火、空中攝影等。海上油井與基地間的人員及物資運(yùn)輸是民用的一個(gè)重要方面。
缺點(diǎn)及改進(jìn)
當(dāng)前直升機(jī)相對(duì)固定翼飛機(jī)而言,振動(dòng)和噪聲較高、維護(hù)檢修工作量較大、使用成本較高,速度較低,航程較短。直升機(jī)今后的發(fā)展方向就是在這些方面加以改進(jìn)。
短距-垂直起降飛機(jī)的作戰(zhàn)目標(biāo)可不是常規(guī)作戰(zhàn)飛機(jī),其作戰(zhàn)目標(biāo)是超低空制空權(quán)控制和打擊空中低速目標(biāo),負(fù)責(zé)隨伴我直升機(jī)群,主要遂行反直升機(jī)和反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn),兼顧對(duì)地近距戰(zhàn)術(shù)支援的短距-垂直起降固定翼飛機(jī)尚無(wú)可替代。
直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋翼提供升力,把直升機(jī)舉托在空中,單旋翼直升機(jī)的主發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)也輸出動(dòng)力至尾部的小螺旋槳,機(jī)載陀螺儀能偵測(cè)直升機(jī)回轉(zhuǎn)角度并反饋至尾槳,通過(guò)調(diào)整小螺旋槳的螺距可以抵消大螺旋槳產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)速下的反作用力。雙旋翼直升機(jī)通常采用旋翼相對(duì)反轉(zhuǎn)的方式來(lái)抵消旋翼產(chǎn)生的不平衡升力。
首先直升機(jī)要先起飛才能向前后左右移動(dòng),所以要使圖中的傾斜盤(pán)整體向上移動(dòng),兩個(gè)槳夾就有了一定角度那么順時(shí)針旋轉(zhuǎn)就有了向下的力,飛機(jī)就起飛了,但這時(shí)左右旋翼產(chǎn)生的升力相同,所以直升機(jī)只能向上運(yùn)動(dòng),如果把傾斜盤(pán)看成表盤(pán),如果它前傾,傾斜盤(pán)上半部分是轉(zhuǎn)動(dòng)的,那么兩個(gè)連桿只有在12點(diǎn)和6點(diǎn)方向差別(一個(gè)在上,一個(gè)在下)6點(diǎn)的拉桿把槳夾向上推那么增大了原來(lái)旋翼的角度所以產(chǎn)生的向下的力變大了,12點(diǎn)的向下拉,減小了旋翼角度那么向下的力減小,這時(shí)兩個(gè)旋翼受力不再平衡,右邊力大。左邊力小那么直升機(jī)應(yīng)該向左飛,但是旋轉(zhuǎn)的旋翼遵循陀螺效應(yīng),要順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90度產(chǎn)生效果,所以旋翼變成6點(diǎn)方向的力大于12點(diǎn)方向,所以直升機(jī)向前飛。其他方向同理。
中國(guó)的竹蜻蜓和意大利人達(dá)芬奇的直升機(jī)草圖,為現(xiàn)代直升機(jī)的發(fā)明提供了啟示,指出了正確的思維方向,它們被公認(rèn)是直升機(jī)發(fā)展史的起點(diǎn)。
竹蜻蜓又叫飛螺旋和“中國(guó)陀螺”,這是我們祖先的奇特發(fā)明。有人認(rèn)為,中國(guó)在公元前400年就有了竹蜻蜓,另一種比較保守的估計(jì)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(jī)盡管比竹蜻蜓復(fù)雜千萬(wàn)倍,但其飛行原理卻與竹蜻蜓有相似之處?,F(xiàn)代直升機(jī)的旋翼就好像竹蜻蜓的葉片,旋翼軸就像竹蜻蜓的那根細(xì)竹棍兒,帶動(dòng)旋翼的發(fā)動(dòng)機(jī)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(dāng)氣流經(jīng)過(guò)圓拱的上表面時(shí),其流速快而壓力小;當(dāng)氣流經(jīng)過(guò)平直的下表面時(shí),其流速慢而壓力大。于是上下表面之間形成了一個(gè)壓力差,便產(chǎn)生了向上的升力。當(dāng)升力大于它本身的重量時(shí),竹蜻蜓就會(huì)騰空而起。直升機(jī)旋翼產(chǎn)生升力的道理與竹蜻蜓是相同的。
《大英百科全書(shū)》記載道:這種稱(chēng)為“中國(guó)陀螺”的“直升機(jī)玩具”在15世紀(jì)中葉,也就是在達(dá)芬奇繪制帶螺絲旋翼的直升機(jī)設(shè)計(jì)圖之前,就已經(jīng)傳入了歐洲。
《簡(jiǎn)明不列顛百科全書(shū)》第9卷寫(xiě)道:“直升機(jī)是人類(lèi)早的飛行設(shè)想之一,多年來(lái)人們一直相信早提出這一想法的是達(dá)·芬奇,但現(xiàn)在都知道,中國(guó)人比中世紀(jì)的歐洲人更早做出了直升機(jī)玩具?!?/p>