1.1 直升机的诞生

■ 直升机的起源

人类有史以来就向往着有朝一日能够自由飞行。古老的神话故事中就诉说着人类早年的飞行梦，而梦想的飞行方式都是在原地腾空而起，其中最有价值、最具代表性的就是中国古代玩具“竹蜻蜓”和意大利人达·芬奇关于垂直起降航空器的画作。

竹蜻蜓利用“环剑”驱动螺旋桨轴，从而通过旋翼的空气动力实现垂直升空，它演示了现代直升机旋翼的基本工作原理。《简明不列颠百科全书》第9卷写道：“直升机是人类最早的飞行设想之一，多年来人们一直相信最早提出这一想法的是达·芬奇，但现在都知道，中国人比中世纪的欧洲人更早做出了直升机玩具。”这种玩具于14世纪传到欧洲。“英国航空之父”乔治·凯利（1773年-1857年）曾制造过几个竹蜻蜓，但他是用钟表发条作为动力来驱动其旋转的，飞行高度曾高达27米。

15世纪时，达·芬奇的画是世界上最早的直升机设计方案图。大概是想仿照当时的提水机械，以阿基米德螺线形状的翼面在空气中旋转，从而实现把人垂直提升到空中的构想。在古代，生产力和科技水平低下，当然造不出实际的直升机，然而中国人的竹蜻蜓和意大利人达·芬奇的直升机方案图，为现代直升机的发明提供了启示，指出了正确的思维方向，它们被公认为是直升机发展史的起始点。

■ 第一架直升机的诞生

随着生产力的发展和人类文明的进步，直升机的发展史由幻想时期进入了探索时期。欧洲产业革命之后，机械工业迅速崛起，尤其是20世纪初汽车和轮船的发展，为飞行器准备了发动机和可供借鉴的螺旋桨。经过航空先驱者们勇敢而艰苦的创造和试验，1903年莱特兄弟（Wright Brothers）制造的固定翼飞机飞行成功。在此期间，尽管在发展直升机方面，航空先驱们付出了相当多的艰辛和努力，但由于直升机技术的复杂性和发动机的性能不佳，使得它的成功飞行比飞机晚了30多年。

人类历史上的第一架直升机最终在1907年浮出水面。1907年8月，法国人保罗·科尔尼等人研制出一架全尺寸载人直升机，并在同年11月13日试飞成功，它在一个高度上的飞行时间最长达到了20秒，这架直升机被称为“人类第一架直升机”。虽然当时的直升机与现在的没有太多类似之处，但这种新型机械装置确实让人类在研制直升机的道路上成功地迈出了第一步，简单地说，就是要靠螺旋桨产生的动力上演有人飞行。

■ 第一架试飞成功的直升机

在20世纪的前几十年，已经“长大成人”的飞机参与了第一次世界大战，同时成为战后演说家四处游说的必备工具。1927年，查尔斯·林德伯格第一次成功上演不间断飞越大西洋的壮举。20世纪30年代初，威利·波斯特又两次完成绕世界飞行的奇迹。

而此时的直升机正在苦苦等待着技术突破，原因在于当时发动机的功率/重量之比太低，但直升机对此指标却特别敏感。此外，扭矩也是另一个不得不考虑的严峻挑战，发明家一直尝试用新的方式抵消螺旋运动产生的扭矩，这种运动会通过它的大块头主发动机对机身产生不利影响。即使现在，直升机的摇晃程度也高于普通飞机。

经过20世纪初的努力探索，直升机的研发已经积累了可贵的经验并取得显著进展，有多架试验机实现了短暂的垂直升空和短距飞行，但离实用还有很大距离。

1936年，德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进后，公开展示了自己制造的FW-61直升机，一年后该机创造了多项世界纪录。FW-61在直升机发展史上具有里程碑式的意义，可以说它对数代人多年来在直升机领域的所有努力进行了一次良好总结。

小知识：

FW-61是一种横列式双旋翼直升机，直接沿用了同为福克产品的FW-44教练机的机身和发动机，全长7.3米，高2.65米，自重800公斤，最大起飞重量950公斤（另有一说为1024公斤）。

1938年，年轻的德国人汉纳赖奇驾驶一架双旋翼直升机在柏林体育场进行了一次完美的飞行表演。这架直升机被直升机界认为是世界上第一架试飞成功的直升机。

■ 第一种实用直升机

到20世纪30年代末期，法国、德国、美国和俄罗斯都有直升机试飞成功，并且经过迅速改进而达到了能够实用的程度。1939年春，美国的伊戈尔·伊万诺维奇·西科斯基完成了VS-300直升机的全部设计工作，同年夏天制造出一架原型机。这种单旋翼带尾桨的直升机构型成为现在最常见的直升机构型，并于1939年首次试飞成功。VS-300被称为历史上第一种实用直升机。1941年5月6日，VS-300创造了1小时32分26秒的国际续航时间记录。

■ 二战中直升机的发展

1942年4月，西科斯基根据VS-300的试验研制与改进经验，推出了VS-300的改进型VS-316，并进行了公开表演。凭借该机的良好性能，公司很快拿到了美国陆军的大批订单，其军队编号为R-4。

R-4是世界上第一种批量投入生产的直升机，也是美国陆军航空兵、海军、海岸警卫队和英国空军、海军使用的第一种军用直升机。第一架R-4于1942年5月交付美国陆军使用，1943年开始大量生产，它是第二次世界大战中同盟国用于前线的唯一一种直升机。1943年开始研制改进型，型号为H-5。

第二次世界大战的军事需要，促使直升机的发展由探索期进入实用期。到二战结束时，德国工厂已生产了30多架直升机。

小知识：

R-4直升机的公司编号为VS-316，它在美国陆军航空兵中的编号为R-4，在美国海军和海岸警卫队中的编号为HNS-1。此外，英国空军将其命名为“食蚜虻1”（Hoverfly 1），而英国海军将其命名为“牛虻”（Adfly）。

■ 二战后直升机的发展

1945年，弗兰克·比亚赛奇为美国海军设计了一种串列双旋翼的搜救用直升机，因其身材怪异，因而获得了“飞行香蕉”的名称。这种独一无二的“香蕉”采用的是帆布蒙皮的机身和一台Pratt & Whitney R-1840-AN-1活塞引擎，主要装备于海军和海岸警卫队。这种直升机就被称为HRP-1直升机。

HRP-1两个旋翼一前一后的设计优势在于，相对于单旋翼的设计相比，飞行员能够更容易地控制飞机。除此之外，额外的提升力也意味着能够搭载更多的人员和货物，这样，重量分配就不再是一个恼人的问题了。

装有600马力引擎的HRP-1可搭载10名乘客以及两名机组人员，能够运送的货物重量超过816千克，每小时飞行距离可达154千米，最远飞行距离为426千米，在正常负载情况下的飞行高度可超过254千米。HRP-1曾在海军陆战队和海岸巡逻队服役，负责执行搜索、营救、运送重型物资和反潜艇作战等任务。

1948年6月，比亚赛奇设计的HRP-2直升机再次引起美国海军的兴趣，之后该机型成为海军的搜救直升机。与HRP-1不同的是，HRP-2采用了全金属蒙皮的机身，驾驶室更加宽敞，视野也更加开阔，并且安装了改进后的旋翼桨尖。

小知识：

由于采用的是弯曲机身，所以HRP-1后面的旋翼高于前面的“同伴”，这种设计可以阻止桨叶发生碰撞。

在HRP-2基础上研制的PD-22又发展成为CH-21，不过此时比亚赛奇公司已经被波音兼并，成为波音王国中的一个部门，专门研制旋翼飞行器。

纵列双悬翼式直升机CH-21是20世纪50年代波音为美国陆军研制的运输直升机，它有两具全铰接三叶反转旋翼，动力为一台1150马力的柯蒂斯怀特R1820-103“旋风”。此外，还可根据不同任务而装备机轮、滑撬或浮桶。其出色的低温性能使它还能胜任极地营救的工作。

CH-21还在美国空军、法国海军、皇家加拿大空军和西德空军中服役，其中法国人在阿尔及利亚使用的是武装型CH-21，在舱口和起落架滑撬上安装的是机枪和无控火箭弹，这种改装的产品标志着武装直升机的诞生。

CH-21B突击直升机在原型的基础上将发动机升级为1425轴马力的引擎，最大速度也提升到了206千米/小时，可运载22名全副武装的士兵，或在担任救护任务时搭载12副担架加两名医护人员。CH-21B最初出现在越南，于1961年12月装备陆军第8和第57运输连，主要用来支援陆军作战。

CH-21的速度相对较慢，它的电缆和输油管线也比较容易被小口径武器打坏。它们一直在越南服役，直到1964年才被UH-1（休伊）取代。其余的大部分都在随后的几年中被CH-47（支奴干）取代。

小知识：

CH-21直升机是世界上第一种大量投入战场的纵列旋翼运输直升机，曾在朝鲜战争后期和越南战争初期大量使用，还参加过阿尔及利亚战争。

而R-4的大型单旋翼和“会飞的香蕉”一前一后的双翼可谓是直升机家族的两个基本设计，主流直升机通常会采用其中一种设计。基于航空学研究的需要，人们研发了其他可实现垂直起降的设计。其中的代表当属1960年的“沃特尔VZ-2”，它曾在大约1957年至1964年间进行试飞。其他垂直起降的飞机，包括现在的“鱼鹰”，在机翼旋转的时候，用于机翼的推进器同样具有直升机旋翼的功能。

20世纪后半期是直升机的实用期，其主要特征有两点：一是应用领域不断扩展，数量迅速增加，至今已有几万架直升机服务于国民经济的各个部门和军事领域；二是技术上不断有重大突破，使其应用效能和飞行性能不断改善，从而更适合于使用，而且技术上逐步趋于成熟。