飞机的起源
关于竹蜻蜓的详细记载见于晋代(公元265-420 ')。葛洪写了抱朴子。它利用螺旋桨的气动力实现垂直升力，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》第九卷写道:“直升机是人类最早的飞行思想之一。多少年来，人们一直认为是达达首先提出了这个想法。芬奇，但现在我们都知道中国制造直升机玩具的时间比中世纪的欧洲人还要早。”这种玩具在14世纪传入欧洲，带来了中国人的创造。欧洲人把它当作飞机来研究和开发。"
英国航空公司之父乔治？凯利(1773-1857)曾经做过几只竹蜻蜓，以发条为动力驱动旋转，飞行高度达到27m。随着生产力的发展和人类文明的进步，直升机发展史从幻想期进入了探索期。欧洲工业革命后，机械工业迅速崛起，特别是本世纪初汽车和船舶的发展，为飞机准备了发动机和螺旋桨。经过航空先驱们勇敢而艰苦的创造和实验，莱特兄弟在1903年创造的固定翼飞机成功起飞。在此期间，虽然他在研制直升机方面付出了很多艰辛和努力，但由于直升机技术复杂，发动机性能不佳，其成功飞行比飞机晚了30多年。
20世纪初是直升机发展的探索期，多种实验机型相继问世。试验机方案的多样性表明技术还处于探索阶段。经过多年的实践，这些方案只剩下串列式和* * *轴双旋翼式，至今仍在使用。双螺旋桨串联方案没有在直升机家族中延续，但在倾转旋翼/机翼垂直起降飞机中得到继承和发展。
俄罗斯人尤利耶夫找到了另一条捷径，提出了用尾桨平衡旋翼反作用力矩的设计方案，并在1912制造了试验机。这种带尾桨的单旋翼直升机成为迄今为止最受欢迎的形式，占世界直升机总数的95%以上。
经过20世纪初的艰苦探索，为直升机的发展积累了宝贵经验，取得了显著进展。几架试验机实现了短时垂直升空和短距离飞行，但还有很长的路要走。
随着飞机工业的发展，航空发动机的性能得到了迅速提高，这为直升机的成功提供了重要条件。旋翼技术的第一次突破归功于西班牙人Ciervao，他为了创造一种“无失速”的飞机，解决固定翼飞机的安全问题，用自转旋翼代替机翼，从而发明了旋翼机。旋翼技术在旋翼机上的成功应用和发展，为直升机的诞生提供了另一个重要条件。
1907年8月，法国人保罗？科尔尼研制了全尺寸有人直升机，同年6月165438+10月13试飞成功。这款直升机被称为“人类第一架直升机”。1938年，年轻的德国人汉纳·赖克驾驶双旋翼直升机，在柏林体育场进行了一场完美的飞行表演。这款直升机被直升机行业认为是世界上第一款成功的直升机。1936年，德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进后，公开展示了自己的FW-61直升机。1年后，这款直升机创造了多项世界纪录。
1939年春，美国的伊戈尔？西科斯基公司完成了VS-300直升机的所有设计工作，并于同年夏天建造了原型机。这种带尾桨的单旋翼直升机构型已经成为目前最常见的直升机构型。
20世纪40年代，美国沃尔特·西科斯基公司研制了一种双座轻型直升机R-4。它是世界上量产的1直升机，也是美国陆军航空兵、海军、海岸警卫队、英国空军和海军使用的第一种军用直升机。这台机器的公司编号是VS-316和VS-316A。美国陆军航空兵的编号是R-4，美国海军和海岸警卫队的编号是HNS-1。英国空军将其命名为“食蚜蝇”1(Hoverfly1)，英国海军将其命名为“牛虻”。
到30年代末，法国、德国、美国、苏联都有直升机试飞成功，并迅速提高到实用水平。第二次世界大战的军事需求加速了这一进程，促使直升机的研制从探索期进入实用期，直升机开始投入生产线。到二战结束时，德国工厂已经生产了30多架直升机，美国交付了400多架R5和R6直升机。
20世纪下半叶，直升机进入航空实用时期，直升机的应用领域不断扩大，数量迅速增加。截至目前，已有数万架直升机服务于国民经济各部门和军事领域。直到今天，经过100多年的不懈努力，直升机技术不断突破，提高了应用效率和飞行性能，从而更适合用途的拓展，技术上也逐渐成熟。
90年代，直升机的发展进入新阶段，出现了集视觉、声学、红外、雷达于一体的隐身设计的武装侦察直升机。典型机型有:美制RAH-66和S-92，国际合作虎式，NH90和EH101等。这些新型直升机也被称为第四代直升机。在此期间，直升机采用了先进的数字控制系统和发动机自动监控系统，并与机载计算机管理系统集成在一起。其重要特点是采用先进的稳定和控制装置，用电传和光控代替常规控制系统，采用高度集成的电子设备。计算机技术、信息技术和智能技术。与此同时，直升机电子设备正在向高度集成化方向发展。先进的捷联惯导、卫星导航设备和组合导航技术，先进的通信、识别和信息传输设备，先进的目标识别、瞄准和武器发射等火控设备，先进的电子对抗设备，都采用了总线信息传输和数据融合技术，正在向传感器融合方向发展。机上电子、火控、飞控系统通过冗余数字数据总线连接，实现信息共享。采用多功能集成显示技术。用少量多功能显示器代替大量单一仪表，通过键盘控制显示直升机的飞行信息。通信、导航、飞行控制、敌我识别、电子对抗、系统监控、武器火控等信息由中央计算机集成。使用这种先进的综合电子设备，大大简化了直升机驾驶舱和仪表板的布局，简化了系统部件，大大减轻了重量。更重要的是，它大大减轻了飞行员的工作量，提高了直升机的质量和性能。
分类
单旋翼尾桨直升机
最常见的一种直升机，水平旋翼负责提供飞机的升力，尾部的小型垂直螺旋桨负责抵消旋翼的反作用力。代表机型:苏联米里设计局研制的米-26运输直升机和美国麦道公司研制的AH-64武装直升机。
单旋翼无尾直升机
水平旋翼负责提供飞机的升力和尾部吹气，用附壁效应产生的推力抵消旋翼的反作用力。代表机型:麦道公司生产的MH-6直升机。
双旋翼直升机
串联式
两个旋翼前后纵向排列，旋转方向相反，这在大型运输直升机上比较常见。代表机型:美国波音公司制造的CH-47奇努干运输直升机。
* * *轴类型
两个旋翼上下布置在同一根轴上，没有尾桨。优点是稳定性好，但是技术复杂，所以很少见。代表机型:苏联卡莫夫设计局研制的卡-50武装直升机。
侧旋翼直升机
又称倾转旋翼直升机，是一种混合技术直升机，结合了固定翼飞机和直升机的特点。起飞时，我们使用水平并列的双旋翼。飞行中旋翼向前旋转90度成为两个真正的螺旋桨，按照普通固定翼飞机的模式飞行。这种方式的好处是可以减少飞行阻力，提高飞行速度，最高可以超过600 km/h。同时还能省油，提高航程。缺点是结构复杂，故障率高，极为少见。代表机型:美国贝尔公司和波音公司联合制造的V-22运输直升机。
(直升机发展简史
中国的竹蜻蜓
中国的竹蜻蜓和意大利人？芬奇的直升机草图为现代直升机的发明提供了灵感，指明了正确的思考方向。它们被公认为直升机发展史的起点。
竹蜻蜓，又名飞螺、“中国陀螺”，是我们祖先的奇特发明。有人认为中国在公元前400年就有了竹蜻蜓，另一种保守的估计是在明朝(公元1400年左右)。这种叫竹蜻蜓的民间玩具流传至今。
现代直升机虽然比竹蜻蜓复杂几千倍，但飞行原理和竹蜻蜓差不多。现代直升机的旋翼就像竹蜻蜓的叶片。旋翼轴就像竹蜻蜓的细竹竿，驱动旋翼的发动机就像用力搓竹竿的手。竹蜻蜓的叶片前钝后尖，上表面比较圆拱，下表面比较直。气流通过圆拱上表面时，速度快，压力小；当气流通过平坦的下表面时，其流速较慢，压力较大。因此在上表面和下表面之间形成压力差，并产生向上的升力。当升力大于自身重量时，竹蜻蜓就会飞起来。直升机旋翼产生升力的原因和竹蜻蜓是一样的。
《大英百科全书》记载，这种被称为“中国陀螺”的“直升机玩具”建于15世纪中叶，也就是在达？在芬奇画出带螺旋桨旋翼的直升机设计之前，它已经被引入欧洲。
《简明不列颠百科全书》第九卷写道:“直升机是人类最早的飞行思想之一。多少年来，人们一直认为是达达首先提出了这个想法。芬奇，但现在我们都知道中国制造直升机玩具的时间比中世纪的欧洲人还要早。”
达芬奇在意大利的一幅画
意大利人达芬奇在1483年提出了直升机的构想，并画了草图。
19年底，在意大利米兰图书馆发现了一幅达芬奇在1475年绘制的一架直升机的想象图。这是一个巨大的螺旋体，由浆过的亚麻布制成，看起来像一个巨大的螺丝钉。它由弹簧提供动力，当它达到一定速度时，就会把身体带到空中。驾驶员站在底盘上，拉动钢丝绳改变飞行方向。西方人说这是最早的直升机设计蓝图。
人类的第一架直升机
1907年8月，法国人保罗？科尔尼研制了全尺寸有人直升机，同年6月165438+10月13试飞成功。这款直升机被称为“人类第一架直升机”。这架名为“飞行自行车”的直升机不仅依靠自身动力离开地面0.3米，还垂直飞行了20秒，实现了自由飞行。
保罗。科尔尼公司研制的直升机有两个旋翼，主体结构是一根V型钢管，机身由一根V型钢管和六个星形片组成，用钢索加固，增加框架结构的刚度。24马力的Antainette发动机和操作员座椅安装在V形车架的中间。机身长6.20米，重260公斤。一对直径为6米的转子安装在V型框架的两端，每个转子有两个叶片。
世界上第一架试飞成功的直升机。
1938年，德国少女汉娜·赖克(Hannah Reich)驾驶双旋翼直升机在柏林体育场进行了一场完美的飞行表演。这款直升机被直升机行业认为是世界上第一款成功的直升机。
1936年，德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进后，公开展示了自己的FW-61直升机。1年后，这款直升机创造了多项世界纪录。这是一种大型双旋翼纵列式直升机，机身类似于固定翼飞机，但没有固定翼。它的两个转子分别由两组粗大的金属框架支撑在右上和左上，两个转子水平安装在支架的顶部。叶片平面形状尖锐，通过拍动铰链和拖曳铰链与轮毂连接。自动倾斜器用于倾斜旋翼旋转平面进行纵向控制，偏航控制通过两个旋翼向不同方向倾斜来实现。转子叶片的总桨距是固定的，通过改变转子速度来改变转子张力。使用方向舵和水平尾翼来增加稳定性。FW61旋翼桨毂装有周期性变桨装置，可以在旋翼旋转过程中改变叶片桨距。还有一个变桨操纵杆，可以改变旋翼表面的倾斜度，实现飞行方向控制。FW61通过这套周期性变距装置和操纵杆来保证其机动飞行。飞机的旋翼直径是7米。动力装置为活塞发动机，功率140马力。这是世界上第一架机动性正常的直升机。该机速度100 ~ 120km，航程200km，起飞重量953kg。
第一架实用直升机
1939年春，美国的伊戈尔？西科斯基公司完成了VS-300直升机的所有设计工作，并于同年夏天建造了原型机。这是一架带尾桨的单旋翼直升机。配备直径8.5米的三叶旋翼和双叶尾桨。其机身为焊接钢管结构，传动装置由V带和齿轮组成。起落架为后三点式，驾驶舱全开。动力装置是一台四缸75马力的风冷发动机。这种带尾桨的单旋翼直升机构型已经成为目前最常见的直升机构型。
自第一次系留飞行以来，西科斯基公司不断改进VS-300，并逐渐增加发动机的功率。1940 5月13日，VS-300进行了首次自由飞行，当时安装了90马力的富兰克林发动机。
世界上第一架投入批量生产的直升机。
R-4是美国沃尔特·西科斯基公司在20世纪40年代研制的双座轻型直升机。它是世界上投入量产的1直升机，也是美国陆军航空兵、海军、海岸警卫队、英国空军和海军使用的第一种军用直升机。
这台机器的公司编号是VS-316和VS-316A。美国陆军航空兵的编号是R-4，美国海军和海岸警卫队的编号是HNS-1。英国空军将其命名为“食蚜蝇”1(Hoverfly1)，英国海军将其命名为“牛虻”。
早期的活塞式发动机和木桨直升机
从20世纪40年代到50年代中期，是实用直升机发展的第一阶段。这一时期的典型机型有:美国的S-51、S-55/H-19、贝尔47；苏联米-4和卡-18；英国布里斯托尔-171；捷克HC-2等。这个时期的直升机可以称为第一代直升机。
贝尔47是美国贝尔直升机公司研制的单引擎轻型直升机。研制工作开始于1941，试验机贝尔30开始于1943。更名为贝尔47，1945，并于2006年3月8日取得了CAA的适航证。该机为跷跷板旋翼，单旋翼和尾桨布局，两个桨叶。转子下面有一个稳定杆，与叶片成直角。普通的自动翻转机可以操作总螺距和周期螺距变化。全金属尾桨，尾梁后部有两个桨叶。
Ka -18是苏联卡莫夫设计局设计的单发双旋翼轻型多用途直升机。1957年中期首飞，此后不久投入量产。采用两对旋转方向相反的3叶片轴流转子，叶片由木材制成。安装1九缸星形活塞发动机，275马力。机身为焊接钢管结构，轻金属蒙皮，硬壳尾梁。驾驶舱可容纳1名飞行员和3名乘客。采用四轮起落架，前起落架机轮可以自由转动。
这一阶段的直升机有以下特点:动力源为活塞式发动机，功率小，比功率低(约1.3 kW/kg)，比容低(约247.5 kg/m3)。木质或钢木混合结构的旋翼桨叶寿命较短，约600飞行小时。叶片翼型对称，叶尖为矩形，气动效率低。旋翼升阻比约为6.8，旋翼效率通常为0.6。机体结构采用全金属框架式，空重占总重的比例较大，约为0.65。没有必要的导航设备，只有单一功能的目视飞行仪表，通信设备是电子管设备。动力性能差，最大飞行速度低(约200 km/h)，振动级约0.25g，噪声级约110 dB，乘坐舒适性差。
涡轮轴发动机和金属叶片直升机
50年代中期到60年代末是实用直升机发展的第二阶段。这一阶段的典型机型有:美国的S-61、贝尔209/AH-1、贝尔204/UH-1、苏联的米-6、米-8、米-24、法国的SA321“超级大黄蜂”。这一时期，特种武装直升机开始出现，如AH-1、米-24等。这些直升机被称为第二代直升机。
这个阶段的直升机有以下特点:动力源开始采用第一代涡轮轴发动机。涡轴发动机产生的功率远大于活塞发动机，大大提高了直升机的性能。第一代涡轴发动机的比功率约为3.62 kW/kg，比容约为294.9 kW/m3。直升机旋翼桨叶从木质、钢木混合结构发展到全金属桨叶，使用寿命达到1200飞行小时。叶型不对称，叶尖简单削尖后掠，气动效率提高。旋翼升阻比达到7.3，旋翼效率提高到0.6。机体结构为全金属薄壁结构，空重与总重之比降低到0.5左右。采用了吸能式起落架和减振座椅。机身形状开始流线型，以减少气动阻力。直升机驾驶舱开始串联布置，使得机身变窄。性能提升明显，最大飞行速度达到200 ~ 250km/h，振动级降低到0.15g左右，噪声级100 dB，提高了乘坐舒适性。
第三代直升机
70年代和80年代是直升机发展的第三阶段，典型机型如下:美国的S-70/UH-60黑鹰、S-76、AH-64阿帕奇、苏联的卡-50和米-28、法国的SA365海豚和意大利的A65438+。
在这个阶段，出现了专门的民用直升机。为了深入研究直升机的空气动力学等问题，还设计制造了特种直升机研究机(如S-72、贝尔533)。各国竞相发展特种武装直升机，推动了直升机技术的发展。
这一阶段的直升机有以下特点:涡轴发动机发展到第二代，改为自由涡轴结构，因此具有更好的速度控制特性和改善的起动性能，但加速性能不如定轴结构。发动机的重量和体积减小，寿命和可靠性提高。一般发动机的油耗是0.36kg/kWh，和活塞式发动机差不多。转子叶片由复合材料制成，使用寿命比金属叶片大大提高，达到3600小时左右。翼型不再借鉴固定翼飞机，而是专门为直升机开发的，即二维曲线变化翼型。叶尖呈抛物线状后掠。轮毂中广泛使用弹性轴承，有些是铰接的。高效、安全的涵道式尾桨已应用于尾桨。旋翼升阻比约为8.5，旋翼效率提高到0.7左右。机体的子结构也是由复合材料制成的，复合材料占机体总重量的比例通常约为10%，空重占直升机总重量的比例一般为0.5。对于军用直升机，尤其是武装直升机，提出了抗子弹和抗坠毁的要求。美军提出了MIL-STD-1290，已经成为军用直升机的设计标准。为了满足这些标准，军用直升机采用了机组人员装甲保护，并特别设计了抗坠毁的起落架、座椅和燃油系统。电子系统已经发展到半集成型。直升机使用大规模集成电路通信设备、综合自主导航设备、综合仪表、电子和机械混合控制机构等。船上的电子设备通过双向数字数据总线连接，通过该总线可以发送和接收信息。直升机采用局部综合座舱的混合布置。第一代夜视系统的使用使直升机能够在夜间飞行。这种先进的半综合电子设备显著增加了直升机的通信距离、导航距离和精度，减少了仪表数量，减轻了飞行员的工作量，使直升机能够在地面和恶劣天气/夜间条件下飞行，从而提高了直升机的整体性能。动态性能明显提高。直升机升阻比达到5.4，全机振动级约为0.1g，噪声级低于95dB，最大飞行速度达到300km/h..
现代直升机
20世纪90年代是直升机发展的第四阶段，出现了集视觉、声学、红外、雷达于一体的隐身设计的武装侦察直升机。典型的机型有:美国的RAH-66和S-92，国际合作的“老虎”，NH90和EH101等。，被称为第四代直升机。
这一阶段的直升机有以下特点:采用第三代涡轴发动机。这种发动机虽然仍采用自由涡轴结构，但采用了发动机先进的数字控制系统和自动监控系统，并与机载计算机管理系统集成，具有显著的技术进步和综合特点。第三代涡轴发动机的油耗仅为0.28kg/kWh，低于活塞发动机。其代表发动机有T800、RTM322、RTM390。叶片由碳纤维、凯夫拉尔等先进复合材料制成，叶片寿命无限。新型叶尖形状很多，其中抛物线后掠和前掠后掠的BERP叶尖比较突出。这些新型叶片的共同特点是可以削弱叶片的可压缩性效应，改善叶片的气动载荷分布，降低旋翼的振动和噪声，提高旋翼的气动效率。球柔性无轴承轮毂已被广泛使用。轮毂外壳和叶片连接部分采用复合材料，使结构更加紧凑，大大减轻了重量和阻力。旋翼升阻比达到10.5，旋翼效率0.8。这一阶段应用无尾反扭矩系统，具有操纵响应特性好、振动小、噪声低的优点，不需要尾部传动轴和尾部减速，大大减少了零件数量，从而提高了维修性。复合材料前所未有地广泛应用于直升机。直升机开始采用复合材料主结构，复合材料的应用比例大大增加，通常占机身结构重量的30~50%。这一时期民用直升机的空重/总重比约为0.37。高度集成的电子设备。计算机技术、信息技术和智能技术已经在直升机上得到应用，直升机电子设备正在向高度集成化方向发展。在此期间，直升机采用了先进的稳定和控制装置，用电传和光传控制取代了常规控制系统，采用了先进的捷联惯导、卫星导航设备和组合导航技术，先进的通信、识别和信息传输设备，先进的目标识别、瞄准和武器发射等火控设备，先进的电子对抗设备，采用了总线信息传输和数据融合技术，正在向传感器融合方向发展。机上电子、火控、飞控系统通过冗余数字数据总线连接，实现信息共享。采用多功能集成显示技术。用少量多功能显示器代替大量单一仪表，通过键盘控制显示直升机的飞行信息。通信、导航、飞行控制、敌我识别、电子对抗、系统监控、武器火控等信息由中央计算机集成。使用这种先进的综合电子设备，大大简化了直升机驾驶舱和仪表板的布局，简化了系统部件，大大减轻了重量。更重要的是，它大大减轻了飞行员的工作量，提高了直升机的质量和性能。全机升阻比达到6.6，振动级降至0.05g，噪声级小于90 dB，最大速度可达350 km/h..
(2)
直升机的飞行原理
直升机头上有一个大螺旋桨，尾部有一个小螺旋桨。小螺旋桨用来抵消大螺旋桨产生的反作用力。直升机发动机驱动旋翼提供升力，将直升机举到空中。旋翼也可以带动直升机倾斜改变方向。螺旋桨转速影响直升机的升力，所以直升机可以垂直起降。
直升机的发明
1939年，美国人西科尔斯发明了第一架直升机。机身造型和现在差别不大，依然被设计师采用。
直升机的使用
直升机之所以被广泛使用，是因为它具有许多其他飞行器不能或做不到的优点。直升机可以垂直起降，不需要大型机场，主要用于国民经济的各个部门，如观光旅游、消防救援、海上急救、缉私贩毒、消防、商业运输、医疗救助、通讯、喷洒农药消灭害虫、资源勘探等。世界直升机队正在逐渐壮大。