航空家族中的“轻骑兵”

曾翔龙

提起航空家族中的“轻骑兵”，非直升机莫属。相信大家对直升机最深刻的印象还是它紧急时刻出现在高层楼顶的帅气身影。没错，正是因为这种能够低空低速飞行、小面积场地垂直起降的特点，直升机被广泛应用于军事和民用领域。今天，我们就来讲讲直升机的故事，看看这种颇具创造性的飞行器到底在航空家族中扮演了什么样的角色！

直升机诞生记

1907年，法国人保罗·科尔尼研制出一架名为“飞行自行车”的全尺寸载人直升机，并在同年试飞成功。作为世界上第一架直升机，它不仅可以靠自身动力离开地面0.3米，还能垂直升空、连续飞行20秒。不过，这架直升机虽然成功了，但各项性能离实际应用还有很大差距，所以并未进入现代直升机的行列。后来，真正使直升机得以应用的是一位俄裔美国人——伊戈尔·伊万诺维奇·西科斯基。

西科斯基从小就沉迷于航空知识，尤其对达·芬奇所画的直升机原理图和中国的竹蜻蜓特别感兴趣。12岁那年，西科斯基就制作了一架橡筋动力的直升机模型，表现出极强的创造力。

随着航空制造技术的高速发展，西科斯基的航空梦想得以实现。1938年，联合飞机公司的领导遗憾地告诉西科斯基，由他主管的固定翼飞机制造部门因为缺乏订单而不得不关门大吉。无奈之下，西科斯基只能向领导请求，允许他和他的团队一起完成最后一项工作——研制一型直升机。

領导们对西科斯基的才华和能力非常认可，于是同意了他的请求。总部还拨付给他 3万美元的初始经费用于研制工作。由于初始设计工作早已完成，所以项目启动后，新型直升机的研制工作进展神速。

1939年9月14日，西科斯基轻松将他们最新研制出的VS-300直升机升到了两三米高处，平稳地悬停了10秒左右后，再轻巧地落回地面。这一次的飞行，开启了航空史崭新的一章。于是，VS-300直升机成为美国历史上第一型实用直升机，同时也是世界历史上第一型成功的单旋翼带尾桨直升机。这种构型在此后半个多世纪里引领着世界航空潮流，当今世界上超过半数的直升机构型也都是以西科斯基发明的这种单旋翼带尾桨构型为基础的。

随着科学技术的迅猛发展，直升机的使用效能和飞行安全性得到大幅提升和改善。在设计方面，一系列新概念、新方法、新技术和新结构的出现，也进一步推动了直升机的发展。

倾斜盘由上下两部分构成，上边的盘伴随着直升机旋翼旋转，下边的盘不旋转，但是可以进行左右、倾斜运动。当直升机需要上升的时候，飞行员会调整推杆，把两个盘往下推，从而增大旋翼的迎角，使升力增加。反之，当直升机需要下降时，飞行员就会将两个盘往上拉，使旋翼迎角减小，从而减少升力。

旋翼一般由涡轮轴发动机或活塞式发动机通过机械传动系统来驱动，也可由桨尖喷气产生的反作用力来驱动。目前，应用较多的是机械驱动式的单旋翼直升机和双旋翼直升机，其中单旋翼直升机数量最多。

发动机驱动旋翼产生升力，将直升机托举到空中。同时，主发动机也输出动力至尾部的小螺旋桨，此时机载陀螺仪能侦测直升机回转角度并反馈至小螺旋桨，通过调整小螺旋桨的螺距就可以抵消大螺旋桨在不同转速下产生的反作用力。

直升机界的个性“大咖”

隐形直升机

隐形直升机是一种不易被目视、雷达、红外等设备探测到的直升机。世界上第一种隐形直升机是美国的 RAH-66“科曼奇”。它是由美国波音公司和西科斯基飞行器公司共同研制的一型双发单旋翼隐身侦察武装直升机。这款直升机采用了多面体圆滑边角设计和雷达吸波材料，在机头和机身侧面均做了隐身处理，极大地减少了机体对雷达波的反射，外观看起来也更加圆滑紧凑。

由于RAH-66的设计理念是“发现敌人而不被发现”，所以除了全面隐身设计，它还在瞄准和目标获取系统上采用了最新技术，能够更精准地锁定目标，同时扩展了交战距离、增加了交战时的飞行速度。

RAH-66的雷达和红外特征都远低于陆军规定值，与现有的直升机相比，雷达反射面积缩小了 99%、红外特征降为原来的7%、噪声降低了84%、视觉体积缩小了10%。它刚出现的时候，堪称“领先对手一个时代的巅峰之作”，敌军在雷达屏幕上很难发现它的踪迹，所以它经常犹如空中幽灵般神不知鬼不觉地出现在对手面前。

不过，作为一个超越时代的伟大作品，RAH-66的命运却令人唏嘘。作为世界上第一种完全数字化、隐身、部分智能化的直升机，为了适应21世纪的作战环境，RAH-66的设计构型一改再改，采用的技术越发复杂，因此制造进度一拖再拖，再加上高昂的造价，RAH-66最终不得不“独孤求败，落寞退场”。但或许在未来，随着作战环境的改变，RAH-66 还会重新焕发天才的绝世光彩！

速度最快的直升机

V-22“鱼鹰”倾转旋翼机是美国一型具备垂直起降和短距起降能力的倾转旋翼机。准确地说，倾转旋翼机是一种将固定翼飞机和直升机特点融为一体的新型飞行器，有人形象地称其为空中“混血儿”。

V-22倾转旋翼机在外形上与固定翼飞机相似，但翼尖的两台可旋转发动机能够带动两具旋翼旋转，为飞行提供升力。在直升机状态下，V-22能够拥有直升机的垂直升降和悬停能力;在固定翼状态下，V-22能够具备固定翼螺旋桨飞机高速、航程远、油耗低的优点，成为世界上飞得最快的直升机。

倾转旋翼机综合了固定翼飞机和直升机的优势，同时也避免了二者的劣势。相比UH-60“黑鹰”等传统直升机，V-22能够达到500千米的时速，这在需要救援或者其他快速反应的场合就显示出突出的优势。此外，它还拥有良好的悬停能力，使其能够担负投送特种部队的重任。无论是高速飞行还是有效悬停，其奥秘就在于V-22的机翼能够像变形金刚一样活动，并在垂直和水平两种不同模式间来回切换。

不过，这种奇特的设计也给它带来了极大的安全隐患。比如，在降落和低速俯冲的过程中，V-22极易进入危险的气流涡环状态，形成对飞行员视野造成极大影响的下洗气流等。尽管这是旋翼飞机的通病，但这一问题却在造型奇特的V-22 身上被放得更大了。

双旋翼结构直升机

CH-47“支奴干”直升机是由美国波音公司制造的多功能、双引擎、双螺旋桨中型运输直升机。它的双旋翼纵列式结构剔除了一般直升机的尾部垂直螺旋桨，在使机体垂直升降的同时，还能使飞行速度达到265.5 千米/小时。

在一些战争电影中，CH-47的出镜率非常高，它不同于我们常见的直升机，其最显著的特征就是机头和机尾共有两副主旋翼，堪称直升机家族中的“异类”。

一般旋翼飞机在飞行过程中，主螺旋桨在给直升机提供升力时，会对周围空气产生一个旋转方向上的力，同时自身会受到空气施加的反作用力，即反扭力，导致直升机在空中打转。使用尾桨或者共轴反转是消除反扭力最常见的两种方法，但尾桨只能稳定飞行状态，起不到其他作用，并且还会消耗额外的功率。而共轴反转在技术方面存在较大的难度，一是机械结构复杂，二是在气象条件恶劣的环境下，共轴反转的稳定性不佳。

采用纵列反转双旋翼布局的CH-47，在消除反扭力的同时，也解决了一般旋翼飞机尾桨和共轴反转存在的问题。CH-47的两副主旋翼分别位于机身前后，后方旋翼高于前方旋翼，当机身前倾时，双桨在提供升力的同时还能产生推力，推动飞机前进，最高飞行速度可达315 千米/小时。在悬停状态下，机尾可以微微向下倾斜，方便人员迅速上下飞机。这一“绝活”可以在复杂的环境中灵活使用，在作战时备受士兵们的好评。

超大的机舱使它可以一次运输一个排的全副武装士兵，同时还可以吊挂一门超轻炮或挂载轻型突击车。大机舱也使它有足够的浮力，可以在水上直接起降，大大增加了 CH-47在不同地域行动的灵活性。

中國“新秀”

2013年12月23日，国产新型通用直升机——“直-20”首飞成功。从外形上看，直-20形似美国“黑鹰”S-70C-2直升机，但与“黑鹰”不同的是，直-20的主旋翼采用了五桨叶结构，具有更好的控制性和机动性。

2021年年初，直-20的“武装版”首度曝光。新加装的短翼和挂载的 8枚空地反坦克导弹，使直-20拥有了较强的火力，具有了对地攻击能力。

直-20的成功研制，标志着我国已拥有全套先进直升机的研发和生产体系。而直升机的研制技术又在某种程度上代表了一个国家的发达程度。相信随着我国直升机制造技术的逐渐成熟，未来还会有更多先进、实用的直升机出现。

未来的直升机

智能化

直升机的飞行驾驶非常复杂，为了降低直升机的操纵难度，目前国内外都在发展一种更为先进、灵活的直升机飞行智能操纵系统。

无人化

近年来，无人驾驶系统风头正盛。无人直升机因其体积小、重量轻、便于携带和制造、使用成本低、用途广等优点，受到越来越多国家的重视。在经历了漫长的发展过程后，现代无人直升机已十分先进，可以实现自主飞行。

从无人直升机发展历程来看，无人直升机除了飞行距离不断扩大、飞行时间逐渐延长外，其载荷能力也在不断提升。因为在一定起飞重量下，无人直升机的装载量越大，其可执行的任务范围就越广。

高机动性与敏捷性

专门用于对地面、海面实施攻击的武装直升机正迅速发展。这类直升机除增加了机载火力和航电系统外，还要重点提高机动性和敏捷性。为此，未来的武装直升机将会改现有的电传操纵为光传操纵，同时采用电子综合显示系统。

光传操纵采用光纤作为信号传输媒介，既可以在信号传输过程中增强抗干扰能力，又便于采用侧置手柄取代传统的驾驶传动机构，使驾驶舱尺寸更小、结构重量更轻，更适宜实现操纵的灵活性，改善驾驶性能。此外，采用了电子综合显示系统后，机载电子设备将会有长足的发展，直升机的作战效能将大幅提升，驾驶员的工作负荷和事故发生率也都将降低。