新型飞机简介
Ⅰ 请介绍一下直升飞机
直升机是飞机的一种,其最大特点是以一个或多个大型水平旋转的旋翼提供向上升力。直升机可以垂直升降,也可以停留在半空不动(悬停),或向后飞行,这一突出特点使得直升机在很多场合大显身手。直升机突出的反坦克能力更是是它成为现代战争不可缺少的一环。直升机的缺点是旋翼阻力大,速度低,耗油量高,航程短,在战争中雷达反射面积大,易遭受地面单兵作战武器的袭击。
飞行原理
普通固定翼飞机飞行浮力源自固定在机身上的机翼。当定翼飞机向前飞,机翼与空气的相对运动产生向上升的浮力。直升机的浮力也来自相同的原理;但是直升机上的机翼并不是固定在飞机上,随著飞机向前运动;而是在机顶上旋转。所以直升机上的“螺旋桨”其实是旋转中的机翼,正确名称为“旋翼”。当旋翼提供浮力的同时,也会令飞机与旋翼作相反方向旋转,必须以相反的力平衡。多数做法是以小型的螺旋桨或风扇在机尾作相反方向的推动,也有新型直升机是靠在尾部吹出空气,用附壁效应产生的推力平衡,好处是大幅减少噪音,而且也可以避免尾部螺旋桨碰损的可能性,提高飞机安全性。部分大型直升机则使用向不同方向旋转的旋翼,互相抵消对机体产生的旋转力。
历史
人类有史以来就向往着能够自由飞行。古老的神话故事诉说着人类早年的飞行梦,而梦想的飞行方式都是原地腾空而起,像现代直升机那样既能自由飞翔又,能悬停于空中,并且随意实现定点着陆。例如哪阿拉伯人的飞毯,希腊神的战车,都是垂直起落飞行器。然而它们毕竞只存在于神话故事中,那个时代的科学技术水平太低,不可能创造出载人的飞行器,可以说,那是人类飞行的幻想时期。即使在幻想时期,仍然产生了直升机的基本思想, 昭示了现代直升机的原理。最有价值、最具代表性的是中国古代的玩具“竹蜻蜒”和意大利人达•芬奇的画。
竹蜻蜒有据可查的历史记载于晋朝(公元265—420‘年).葛洪所著的《抱朴子》一书中。它利用螺旋桨的空气动力实现垂直升空,演示了现代直升机旋翼的基本工作原理。《简明不列颠网络全书》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,带去了中国人的创造。 欧洲人将它作为航空器来研究和发展。“
英国航空之父”乔治•凯利(1773一1857年)曾制造过几个竹蜻蜓,用钟表发条作为动力来驱动旋转,飞行高度曾达27m。 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,机械工业迅速倔起,尤其是本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(Wright)兄弟创造的固定翼飞机滑跑起飞成功。在此期间,尽管在发展直升机方面他付出了很多的艰辛和努力,但由于直升机技术的复杂性和发动机性能不佳,它的成功飞行比飞机迟了30多年。
20世纪初为直升机发展的探索期,多种试验性机型相继问世。试验机方案的多样性表明了探索阶段的技术不成熟性。经过多年实践,这些方案中只有纵列式和共轴双旋翼式保留了下来,至今仍在应用。双桨横列式方案未在直升机家族中延续,但在倾转旋翼/机翼式垂直起落飞行器中得到了继承和发展。
俄国人尤利耶夫另辟捷径,提出了利用尾桨来配平旋翼反扭矩的设计方案并于1912年制造出了试验机。这种单旋翼带尾桨式直升机成为至今最流行的形式,占到世界直升机总数的95%以上。
经过20世纪初的努力探索,为直升机发展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。
飞机工业的发展,使航空发动机的性能迅速提高,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“不失速”的飞机以解决固定翼飞机的安全问题,采用自转旋翼代替机翼,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•科尔尼研制出一架全尺寸载人直升机,并在同年11月13日试飞成功。这架直升机被称为“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种试飞成功的直升机。 1936年,德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进之后,公开展示了自己制造的FW-61直升机,1年后该机创造了多项世界纪录。
1939年春,美国的伊戈尔•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。这种单旋翼带尾桨直升机构型成为现在最常见的直升机构型。
20世纪40年代,美国沃特-西科斯基公司研制的一种2座轻型直升机R-4,它是世界上第1种投入批量生产的直升机,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。该机的公司编号为VS-316,VS-316A。美国陆军航空兵的编号为R-4,美国海军和海岸警卫队的编号为HNS-1,英国空军将其命名为“食蚜虻”1(Hoverfly1),英国海军将其命名为“牛虻”(Gadfly)。
到30年代末期,在法国、德国、美国和苏联都有直升机试飞成功,并迅速改进达到了能够实用的程度。第二次世界大战的军事需要,加速了这一进程,促使直升机发展由探索期进入实用期,直升机开始投入生产线生产。到二战结束时,德国工厂已生产了30多架直升机,美国交付的 R5、 R6直升机已达400多架。
20世纪的后半期直升机进入航空实用期,直升机的应用领域不断扩展,数量迅速增加。至今已有几万架直升十机服务于国民经济的各个部门和军事领域。直到今天,经过人类100多年的不懈努力,直升机技术技术不断突破,使其应用效能和飞行性能不断改善,从而更适合于使用的拓展,技术上也逐步趋于成熟。
20世纪90年代,直升机发展进入全新的阶段,出现了目视、声学、红外及雷达综合隐身设计的武装侦察直升机。典型机种有:美国的RAH-66和S-92,国际合作的“虎”、NH90和EH101等,这些新型的直升机又被人们称为第四代直升机。这一时期的直升机,采用了先进的发动机全权数字控制系统及自动监控系统,并与机载计算机管理系统集成在一起。其重要特性是采用了先进的增稳增控装置,用电传、光传操纵取代了常规的操纵系统,采用高度集成化的电子设备。计算机技术、信息技术及智能技术。同时,直升机电子设备朝着高度集成化方向发展。先进的捷联惯导、卫星导航设备及组合导航技术,先进的通讯、识别及信息传输设备,先进的目标识别、瞄准、武器发射等火控设备及先进的电子对抗设备,采用了总线信息传输与数据融合技术,并正向传感器融合方向发展。机上的电子、火控及飞行控制系统等通过多余度数字数据总线交连,实现了信息共享。采用了多功能集成显示技术,用少量多功能显示器代替大量的单个仪表,通过键盘控制显示直升机的飞行信息,利用中央计算机对通讯、导航、飞行控制、敌我识别、电子对抗、系统监视、武器火控的信息进行集成处理从而进行集成控制。采用这类先进的集成电子设备,大大简化了直升机座舱布局和仪表板布置,系统部件得到简化,重量大大减轻。更主要的是极大地减轻了飞行员工作负担,改善了直升机的飞机品质和使用性能。
分类
单旋翼尾桨直升机
最常见的直升机类型,一个水平旋翼负责提供飞机升力,尾部一个小型垂直螺旋桨负责抵消旋翼的反作用力。代表型号:苏联米里设计局研制的米-26运输直升机以及美国麦道公司研制的AH-64武装直升机。
单旋翼无尾桨直升机
一个水平旋翼负责提供飞机升力,并从尾部吹出空气,用附壁效应产生的推力抵消旋翼的反作用力。代表型号:美国麦道公司生产的MH-6直升机。
双旋翼直升机
纵列式
两个旋翼前后纵向排列,旋转方向相反,多见于大型运输直升机。代表型号:美国波音公司制造的CH-47“支努干”运输直升机。
共轴式
两个旋翼上下排列在同一个轴上,并且没有尾桨,优点是稳定性好,但技术复杂,因而较为少见。代表型号:苏联卡莫夫设计局研制的卡-50武装直升机。
侧旋翼直升机
又称为倾斜旋翼直升机,结合了固定翼飞机和直升机两者特点的混合技术直升机。起飞时采用水平并置的双旋翼,飞行中将旋翼向前旋转90度变成两个真正的螺旋桨,按照普通固定翼飞机的模式飞行。这样做的好处是可以减小飞行阻力,提高飞行速度,最高可以超过600公里/小时,同时省油,提高航程,缺点是结构复杂,故障率高,因而极为少见。代表型号:美国贝尔公司和波音公司联合制造的V-22运输直升机。
Ⅱ 关于直升机的简介
直升机主要由机体和升力(含旋翼和尾桨)、动力、传动三大系统以及机载飞行设备等组成。旋翼一般由涡轮轴发动机或活塞式发动机通过由传动轴及减速器等组成的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。
直升机是飞机的一种,其最大特点是以一个或多个大型水平旋转的旋翼提供向上升力。直升机可以垂直升降,也可以停留在半空不动(悬停),或向后飞行,这一突出特点使得直升机在很多场合大显身手。直升机突出的反坦克能力更是是它成为现代战争不可缺少的一环。直升机的缺点是旋翼阻力大,速度低,耗油量高,航程短,在战争中雷达反射面积大,易遭受地面单兵作战武器的袭击。
(2)新型飞机简介扩展阅读
在直升机发展历史中,有很多激励。
1、世界上第一架直升机是西科斯基研制的vs300,真正具备了现代直升机的飞行特点。采用单旋翼带尾桨结构,奠定了现代直升机最常用的的气动布局。
2、世界上最小的直升机是日本研制的一种单人超小型直升机。直升机安装有一台37千瓦的强制冷发动机,主旋翼直径约6米,自重仅为115公斤。
3、飞得最远的直升机是美国的OH-6直升机。1966年4月6~7日,该机由飞行员费瑞驾驶,创造了直线航程3561.55公里的世界纪录。
4、最早的直升机机降作战是1951年3月美军在朝鲜战场的旺方山战斗实施的。此次战斗中,美军使用直升机将20余人机降在阵地上,配合地面部队夺占对方阵地。这也是直升机参加实战的最早记载。
5、第一种使用弹射救生系统的直升机是苏联研制生产的卡-50“噱头”直升机。该机同时还夺得了第一种单座攻击直升机和第一种共轴式攻击直升机两项世界第一。
Ⅲ 歼10战斗机的简介
歼-10战斗机(英文:-10或F-10),北约代号:火鸟(Firebird),是中国中航工业集团成都飞机工业公司从20世纪80年代末开始自主研制的单座单发第三代战斗机。该机采用大推力涡扇发动机和鸭式气动布局,是中型、多功能、超音速、全天候空中优势战斗机。中国空军赋予其编号为歼-10,对外称J-10或称F-10。
2004年1月,中国人民解放军空军第44师132团第一批装备歼-10。
2009年11月5日,歼-10的1001号首飞原型机在中国航空博物馆首次以实机对外公开展出,并以图文展板的形式披露歼-10的性能介绍。
2017年7月30日,建军90周年阅兵上,2架歼-10C和1架轰油-6组成编队,这也是歼-10C首次公开亮相。
Ⅳ 国内在飞的大型客机介绍~~~
太多了 没法详细给你介绍
只能告诉你 在飞的大型客机分别有美国波音公司的 和 欧洲空中客车的 大型客机
波音有 737 747 757 767 777
空中客车有 A310 A318 A319 A320 A330 A340 A380
波音737主要针对中短程航线的需要,具有可靠、简捷,且极具运营和维护成本经济性的特点,但是他并不适合进行长途飞行。根据项目启动时间和技术先进程度分为传统型737和新一代737。传统型737包括737-100/-200;737-300/-400/-500,新一代737包括737-600/-700/-800/-900。
波音747飞机是美国波音公司研制、生产的四发动机远程宽体民用运输机,是首架宽体喷气式客机,是一型研制与销售都很成功的民航客机。1965年8月开始研制,1969年2月原型机试飞,1970年1月首架波音747交付给泛美航空公司投入航线运营。波音747双层客舱及独特外形成为最易辨认的民航客机。自波音747飞机投入运营以来,一直是全球最大的民航机,一直垄断着民用大型运输机的市场,这种情况直到竞争对手空中客车A380大型客机的出现。
波音757飞机是波音公司生产的200座级单走道双发(动机)窄体中程民航运输机。由于1970年代石油价格猛涨,燃油消耗占航空运输直接使用成本提高。当时所使用的民航客机燃油消耗较高,因此,迫切需要低油耗的新型民航客机。在20世纪70年代中期,波音决定研制200座级新机型以取代波音727、部分波音707。最初定名为7N7(N:窄体),在获得英国航空公司和美国东方航空公司的40架启动订单和42架意向订货后,波音公司在1979年3月正式启动了7N7研制计划,1979年末,7N7正式更名为波音757波音757-200。
波音767飞机是波音公司生产的双发(动机)半宽体中远程运输机。波音767的客舱采用双通道布局,主要面向200-300座级市场,用来与空中客车A300/A310系列竞争,主要是用来争夺1980年代波音707、DC8、波音727等200座机中远程客机由于退役而形成的市场。波音767系列大小介于单通道的波音757和更大的双通道的波音777之间。 1980年4月第一架波音767出厂,1981年9月26日第一架波音767飞机首飞,1982年7月型号合格证,同年9月交付,并于同年12月首次用作商业飞行。在1990--1992年交付数量分别为60、62、63架,达到的高峰。 原本波音计划于2007年底停产767系列,但在2007年3月接获了27架767货机订单,因此停产计划延迟。截至2007年3月,波音共接获1011架订单。 波音767被波音787取代。
波音777是一款由美国波音公司制造的长程双引擎广体客机,是目前全球最大的双引擎广体客机,三级舱布置的载客量由283人至368人,航程由5,235海里至9,450海里(9,695公里至17,500公里)。波音777采用圆形机身设计,起落架共有12个机轮,是美国波音公司研制的双发中远程宽体客机。波音777在规格上介于波音767-300和波音747-400之间。波音777首飞时是民用航空历史上最大的双发喷气飞机。
波音787系列属于200座至300座级客机,航程随具体型号不同可覆盖6500至16000公里。波音公司强调波音787的特点是大量采用复合材料,低燃料消耗、较低的污染排放、高效益及舒适的客舱环境,可实现更多的点对点不经停直飞航线。以及较低噪音、较高可靠度、较低维修成本。波音787梦想飞机是航空史上首架超长程中型客机,打破以往一般大型客机与长程客机挂勾的定律。预计2010年787的单位造价为$1.38--1.88亿美元。
空中客车A310是欧洲空中客车工业公司在空中客车A300基础上研制的200座级中短程双通道宽体客机。机身缩短,设计了新的机翼,采用双人机组。典型两级座舱布局,标准载客量220人。1978年7月开始研制,1982年4月3日首架原型机首飞。1983年3月11目获得法国和德国两国型号合格证,1983年3月29日开始交付使用。A300和A310之间有着良好的互操作性。A310是空中客车飞机家族发展的开始。A300和A310的市场表现保证了空中客车公司与波音公司的主要竞争对手地位,从而空中客车公司进一步成功的研发了A330/A340系列宽体客机。
空中客车A320系列飞机是欧洲空中客车工业公司研制生产的单通道双发中短程150座级客机。是第一款使用数字电传操纵飞行控制系统的商用飞机。空中客车公司在其研制的A300/A310宽体客机获得市场肯定,打破美国垄断客机市场的局面后,研制的与波音737系列和麦道MD-80系列进行竞争的机型。A320系列仅次于波音737,是历史上销量第二的喷气式客机。
据空中客车工业公司预测,在1995年一2011年间,世界民航运输业将需要大约1200架125座级的中短程客机,空中客车A319就是为争夺这一市场而研制的中短程客机。A319是从空中客车A320直接派生的缩短型。A319项目发起于1993年6月,1995年8月首飞,1996年4月获型号合格证,5月交付使用。 全美航空的A319A319是空中客车A320的缩短型。与A320相比,机身截面尺寸与A320相同,机身短3.73米,机翼上应急出口减少一个,机身后部散货舱取消。由于使用与A320-200相同的燃料容积以及较少的载客量,即2类布局情况下124名乘客,使其航程可以达到3900海里(7200公里),是A320系列中航程最长的机型。高密度单一座位布局乘客148名。A319货舱总容积为27.64立方米,前货舱容积为8.52立方米,后货舱容积为19.12立方米,能载运64吨或68吨的货物。全集装箱化的货物总周转时间可以至20分钟完成。A319使用A320同样引擎,起飞推力为97.8千牛一104.5千牛。该机有不少部位都使用了复合材料,如前起落架舱门、碳刹车盘、整流罩、客舱地板等。使得每个部件的重量比使用金属材料减轻了20%一25%,整架飞机的重量减轻了800千克。
A318项目是1999年启动,2002年1月15日首飞。2003年7月开始交付使用。A318是百座级客机,是空中客车A320系列中最小的机型,也叫"迷你空中巴士"。在开发阶段时使用代号是“A319M3”,可以看出A318其实是由空中客车A319直接衍生出来的,是A319缩短型。“M3”表示“减去3处机身结构”。A318比A320标准型短6米,轻14吨。A318继续保持与A320系列的通用性,凡是接受过A320系列飞机训练的飞行员可以不用取得额外的认证就可以飞A318,因为其特性跟姊妹机型一样。A318在2级客舱配置下可以搭载107名乘客。以波音737-600和波音717 为竞争对手,可以替代早期的波音737和道格拉斯DC-9型。
1989年5月项目启动,1993年3月11日首飞,同年12月17日获欧洲适航证。1994年1月交付使用。 德国汉莎航空的A321A321是空中客车工业公司研制的双发中短程客机。空中客车A320加长型。是A320系列飞机中最大的机型。某些航空公司购买A321用以代替波音757。飞行员的资格证书与A318, A319和A320共用。与A320相比,增加24%的座位和40%的空间,机翼面积略微扩大,在机翼前后各增加两个应急出口,起落架被加固。典型的两级布局可以乘坐186名乘客。如果是高密度客舱布局,可容纳220名乘客。A321有两个型号:A321-100和A321-200。两者的载客量、机舱内部等相同。A321-100巡航距离约2300海里(4300公里)。发动机使用2台CFM56-5或者IAE V2500,最大推力31,000磅(138千牛)。A321-200增加了燃料箱容量,同样载186名乘客,巡航距离提高到3000海里(5500公里)。使用2台CFM56-5或IAE V2500发动机,最大推力33000磅(147千牛)。
空中客车A330是一款由欧洲空中客车工业公司所生产、双发中远程双过道宽体客机,A330是空中客车公司新一代电传操纵喷气客机。空中客车A330符合双发延程飞行(ETOPS)操作标准。A330是空中客车工业集团于1986年宣布研制的,主要是用作取代同厂的空中客车A300。 空中客车A330与空中客车A340是一个系列,与4台发动机的A340同期研发。1987年4月空中客车工业公司决定A330和A340两个型号作为一个计划同时上马。其概念为:一个基本的机身有相同的机体横截面,以2台或4台发动机作为动力装置,可以提供6种不同的构型覆盖从250座至475座从地区航线到超远程航线,提高通用性。双发的A330在地区航线到双发延程飞行的延程航线均可带来最收益且低运营成本,而四发的A340在远程和超远程航线上提供多种功能。A330的机翼与机身的形状与A340几乎相同。在机体方面,其机身截面设计取自空中客车A300,电传飞行控制系统则是取自空中客车A320。使用了新款机翼、稳定装置及新版本的线传飞控系统软件。除了发动机的数量和与发动机相关的系统外,A330和A340两种机型有很大的共同性,有85%的零部件可以互相通用,采用同样的机身,只是长度不同,驾驶舱、机翼、尾翼、起落架及各种系统都相同,这样可以降低研制费用。A330和A340两个型号的研制费共计25亿美元(1986年币值)。
A340是欧洲空中客车工业公司在分析世界主要航空公司90年代需求后,空中客车A340于1986年1月宣布研制的两种先进双过道宽机身客机。除了发动机的数量和与发动机相关的系统外,这两种机型有很大的共同性,它们有85%的零部件可以互相通用,采用同样的机身,只是长度不同,驾驶舱、机翼、尾翼、起落架及各种系统都相同,这样可以降低研制费用。
空中客车A380客机全机身长度双层客舱与四台发动机成为最易辨认的独特外形。空中客车A380在单机旅客运力上有无可匹敌的优势。在典型三舱等(头等舱-商务舱-经济舱)布局下可承载555名乘客。空中客车A380飞机被空中客车公司视为其21世纪的“旗舰”产品。A380在投入服务后,打破波音747在远程超大型宽体客机领域统领35年的纪录,结束了波音747在市场上30年的垄断地位,成为载客量最大的民用客机(不过载重量最大的民用飞机仍是安东诺夫的An-225梦想式运输机)。 空中客车A380采用了更多的复合材料,改进了气动性能,使用新一代的发动机、先进的机翼、起落架。减轻了飞机的重量,减少了油耗和排放,座公里油耗及二氧化碳排放更低。降低了营运成本,A380飞机机舱内的环境更接近自然。客机起飞时的噪声可达当前噪声控制标准(ICAO)规定的标准要低得多。A380是首架每乘客(座)/百公里油耗不到3公升的远程飞机(这一比例相当于一辆经济型家用汽车的油耗)。
就这么多吧!
Ⅳ 新型第四代战斗机 简介文章
第四代战斗机的发展起点很高,标准高,从各国第四代战斗机方案看,它们普遍采用了先进的启动外形(如鸭嘴式布局,隐身外形等):强度大,重量轻的铝合金,钛合金和复合材料:红外和雷达吸波涂料;推重比高达10(即每千克自身重量可产生10千克的推力)左右的涡扇发动机;探测距离远,功能全,抗干扰能力强的脉冲多普勒雷达或相控阵雷达;全权限三余度或四余度数字式电传操作系统;综合飞行/火力/推力控制系统;综合防御电子对抗系统;“玻璃座舱”(即用平显供更多的信息);高精度综合导航系统;故障诊断及警告系统灯等等。有些国家的第四代战斗机还采用了推力矢量喷口,半埋式挂架或全埋式武器舱,头盔瞄准具,话音控制系统,红外/激光/微光综合探测系统等等。
第四代可以在更远的距离上发现和识别目标,并对多个目标进行跟踪和实施超视距攻击。为了保护自己,这些战斗机除了配备性能良好的雷达警告,导弹来袭警告,自主式电子对抗设备外,多数机型采用了隐身或半隐身能力。
由于座舱的自动化程度高,能适和为飞行员提供各种信息和指令,飞行员可以把更多的精力放再空战中,作高机动动作时,可无顾虑地对飞机进行操作。
四代飞机再短距离起降,可靠性和维修性方面普遍比第三代机有所改善。飞机的平均故障间隔时间延长一倍,维修方面工时缩短20%以上,再次出动能力打为提高。有些第四代战斗机还具有超音速巡航能力(及发动机不开加力,飞机就可以M数1.2-1.6的速度巡航相当长的时间),这是的三代所完全不具备的。据称,超音速巡航对战斗机的突防和超视距空战是非常有益的。第四代战斗机的主要机型有:美国的F-22,俄罗斯的米格-39等。
Ⅵ 直升飞机简介
直升机是飞机的一种,其最大特点是以一个或多个大型水平旋转的旋翼提供向上升力。直升机可以垂直升降,也可以停留在半空不动(悬停),或向后飞行,这一突出特点使得直升机在很多场合大显身手。直升机突出的反坦克能力更是是它成为现代战争不可缺少的一环。直升机的缺点是旋翼阻力大,速度低,耗油量高,航程短,在战争中雷达反射面积大,易遭受地面单兵作战武器的袭击。
飞行原理
普通固定翼飞机飞行浮力源自固定在机身上的机翼。当定翼飞机向前飞,机翼与空气的相对运动产生向上升的浮力。直升机的浮力也来自相同的原理;但是直升机上的机翼并不是固定在飞机上,随著飞机向前运动;而是在机顶上旋转。所以直升机上的“螺旋桨”其实是旋转中的机翼,正确名称为“旋翼”。当旋翼提供浮力的同时,也会令飞机与旋翼作相反方向旋转,必须以相反的力平衡。多数做法是以小型的螺旋桨或风扇在机尾作相反方向的推动,也有新型直升机是靠在尾部吹出空气,用附壁效应产生的推力平衡,好处是大幅减少噪音,而且也可以避免尾部螺旋桨碰损的可能性,提高飞机安全性。部分大型直升机则使用向不同方向旋转的旋翼,互相抵消对机体产生的旋转力。
历史
人类有史以来就向往着能够自由飞行。古老的神话故事诉说着人类早年的飞行梦,而梦想的飞行方式都是原地腾空而起,像现代直升机那样既能自由飞翔又,能悬停于空中,并且随意实现定点着陆。例如哪阿拉伯人的飞毯,希腊神的战车,都是垂直起落飞行器。然而它们毕竞只存在于神话故事中,那个时代的科学技术水平太低,不可能创造出载人的飞行器,可以说,那是人类飞行的幻想时期。即使在幻想时期,仍然产生了直升机的基本思想, 昭示了现代直升机的原理。最有价值、最具代表性的是中国古代的玩具“竹蜻蜒”和意大利人达•芬奇的画。
竹蜻蜒有据可查的历史记载于晋朝(公元265—420‘年).葛洪所著的《抱朴子》一书中。它利用螺旋桨的空气动力实现垂直升空,演示了现代直升机旋翼的基本工作原理。《简明不列颠网络全书》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,带去了中国人的创造。 欧洲人将它作为航空器来研究和发展。“
英国航空之父”乔治•凯利(1773一1857年)曾制造过几个竹蜻蜓,用钟表发条作为动力来驱动旋转,飞行高度曾达27m。 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,机械工业迅速倔起,尤其是本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(Wright)兄弟创造的固定翼飞机滑跑起飞成功。在此期间,尽管在发展直升机方面他付出了很多的艰辛和努力,但由于直升机技术的复杂性和发动机性能不佳,它的成功飞行比飞机迟了30多年。
20世纪初为直升机发展的探索期,多种试验性机型相继问世。试验机方案的多样性表明了探索阶段的技术不成熟性。经过多年实践,这些方案中只有纵列式和共轴双旋翼式保留了下来,至今仍在应用。双桨横列式方案未在直升机家族中延续,但在倾转旋翼/机翼式垂直起落飞行器中得到了继承和发展。
俄国人尤利耶夫另辟捷径,提出了利用尾桨来配平旋翼反扭矩的设计方案并于1912年制造出了试验机。这种单旋翼带尾桨式直升机成为至今最流行的形式,占到世界直升机总数的95%以上。
经过20世纪初的努力探索,为直升机发展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。
飞机工业的发展,使航空发动机的性能迅速提高,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“不失速”的飞机以解决固定翼飞机的安全问题,采用自转旋翼代替机翼,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•科尔尼研制出一架全尺寸载人直升机,并在同年11月13日试飞成功。这架直升机被称为“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种试飞成功的直升机。 1936年,德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进之后,公开展示了自己制造的FW-61直升机,1年后该机创造了多项世界纪录。
1939年春,美国的伊戈尔•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。这种单旋翼带尾桨直升机构型成为现在最常见的直升机构型。
20世纪40年代,美国沃特-西科斯基公司研制的一种2座轻型直升机R-4,它是世界上第1种投入批量生产的直升机,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。该机的公司编号为VS-316,VS-316A。美国陆军航空兵的编号为R-4,美国海军和海岸警卫队的编号为HNS-1,英国空军将其命名为“食蚜虻”1(Hoverfly1),英国海军将其命名为“牛虻”(Gadfly)。
到30年代末期,在法国、德国、美国和苏联都有直升机试飞成功,并迅速改进达到了能够实用的程度。第二次世界大战的军事需要,加速了这一进程,促使直升机发展由探索期进入实用期,直升机开始投入生产线生产。到二战结束时,德国工厂已生产了30多架直升机,美国交付的 R5、 R6直升机已达400多架。
20世纪的后半期直升机进入航空实用期,直升机的应用领域不断扩展,数量迅速增加。至今已有几万架直升十机服务于国民经济的各个部门和军事领域。直到今天,经过人类100多年的不懈努力,直升机技术技术不断突破,使其应用效能和飞行性能不断改善,从而更适合于使用的拓展,技术上也逐步趋于成熟。
20世纪90年代,直升机发展进入全新的阶段,出现了目视、声学、红外及雷达综合隐身设计的武装侦察直升机。典型机种有:美国的RAH-66和S-92,国际合作的“虎”、NH90和EH101等,这些新型的直升机又被人们称为第四代直升机。这一时期的直升机,采用了先进的发动机全权数字控制系统及自动监控系统,并与机载计算机管理系统集成在一起。其重要特性是采用了先进的增稳增控装置,用电传、光传操纵取代了常规的操纵系统,采用高度集成化的电子设备。计算机技术、信息技术及智能技术。同时,直升机电子设备朝着高度集成化方向发展。先进的捷联惯导、卫星导航设备及组合导航技术,先进的通讯、识别及信息传输设备,先进的目标识别、瞄准、武器发射等火控设备及先进的电子对抗设备,采用了总线信息传输与数据融合技术,并正向传感器融合方向发展。机上的电子、火控及飞行控制系统等通过多余度数字数据总线交连,实现了信息共享。采用了多功能集成显示技术,用少量多功能显示器代替大量的单个仪表,通过键盘控制显示直升机的飞行信息,利用中央计算机对通讯、导航、飞行控制、敌我识别、电子对抗、系统监视、武器火控的信息进行集成处理从而进行集成控制。采用这类先进的集成电子设备,大大简化了直升机座舱布局和仪表板布置,系统部件得到简化,重量大大减轻。更主要的是极大地减轻了飞行员工作负担,改善了直升机的飞机品质和使用性能。
分类
单旋翼尾桨直升机
最常见的直升机类型,一个水平旋翼负责提供飞机升力,尾部一个小型垂直螺旋桨负责抵消旋翼的反作用力。代表型号:苏联米里设计局研制的米-26运输直升机以及美国麦道公司研制的AH-64武装直升机。
单旋翼无尾桨直升机
一个水平旋翼负责提供飞机升力,并从尾部吹出空气,用附壁效应产生的推力抵消旋翼的反作用力。代表型号:美国麦道公司生产的MH-6直升机。
双旋翼直升机
纵列式
两个旋翼前后纵向排列,旋转方向相反,多见于大型运输直升机。代表型号:美国波音公司制造的CH-47“支努干”运输直升机。
共轴式
两个旋翼上下排列在同一个轴上,并且没有尾桨,优点是稳定性好,但技术复杂,因而较为少见。代表型号:苏联卡莫夫设计局研制的卡-50武装直升机。
侧旋翼直升机
又称为倾斜旋翼直升机,结合了固定翼飞机和直升机两者特点的混合技术直升机。起飞时采用水平并置的双旋翼,飞行中将旋翼向前旋转90度变成两个真正的螺旋桨,按照普通固定翼飞机的模式飞行。这样做的好处是可以减小飞行阻力,提高飞行速度,最高可以超过600公里/小时,同时省油,提高航程,缺点是结构复杂,故障率高,因而极为少见。代表型号:美国贝尔公司和波音公司联合制造的V-22运输直升机。
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(一)直升机的发展简史
中国的竹蜻蜓
中国的竹蜻蜓和意大利人达?芬奇的直升机草图,为现代直升机的发明提供了启示,指出了正确的思维方向,它们被公认是直升机发展史的起点。
竹蜻蜓又叫飞螺旋和“中国陀螺”,这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,另一种比较保守的估计是在明代(公元1400年左右)。这种叫竹蜻蜓的民间玩具,一直流传到现在。
现代直升机尽管比竹蜻蜓复杂千万倍,但其飞行原理却与竹蜻蜓有相似之处。现代直升机的旋翼就好象竹蜻蜓的叶片,旋翼轴就像竹蜻蜓的那根细竹棍儿,带动旋翼的发动机就好像我们用力搓竹棍儿的双手。竹蜻蜓的叶片前面圆钝,后面尖锐,上表面比较圆拱,下表面比较平直。当气流经过圆拱的上表面时,其流速快而压力小;当气流经过平直的下表面时,其流速慢而压力大。于是上下表面之间形成了一个压力差,便产生了向上的升力。当升力大于它本身的重量时,竹蜻蜓就会腾空而起。直升机旋翼产生升力的道理与竹蜻蜓是相同的。
《大英网络全书》记载道:这种称为“中国陀螺”的“直升机玩具”在15世纪中叶,也就是在达?芬奇绘制带螺丝旋翼的直升机设计图之前,就已经传入了欧洲。
《简明不列颠网络全书》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。”
意大利达芬奇的画
意大利人达芬奇在1483年提出了直升机的设想并绘制了草图。
19世纪末,在意大利的米兰图书馆发现了达芬奇在1475年画的一张关于直升机的想象图。这是一个用上浆亚麻布制成的巨大螺旋体,看上去好象一个巨大的螺丝钉。它以弹簧为动力旋转,当达到一定转速时,就会把机体带到空中。驾驶员站在底盘上,拉动钢丝绳,以改变飞行方向。西方人都说,这是最早的直升机设计蓝图。
人类第一架直升机
1907年8月,法国人保罗?科尔尼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。这架直升机被称为“人类第一架直升机”。这架名为“飞行自行车”的直升机不仅靠自身动力离开地面0.3米,完成了垂直升空,而且还连续飞行了20秒钟,实现了自由飞行。
保罗?科尔尼研制的直升机带两副旋翼,主结构为一根V形钢管,机身由V形钢管和6个钢管构成的星形件组成,并采用钢索加强,以增加框架结构的刚度。V形框架中部安装一台24马力的 Antainette 发动机和操作员座椅。机身总长6.20米,重260千克。V形框架两端各装一副直径为6米的旋翼,每副旋翼有2片桨叶。
世界上第一种试飞成功的直升机
1938年,年轻的德国姑娘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种试飞成功的直升机。
1936年,德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进之后,公开展示了自己制造的FW-61直升机,1年后该机创造了多项世界纪录。这是一架机身类似固定翼飞机,但没有固定机翼的大型双旋翼横列式直升机,它的两副旋翼用两组粗大的金属架分别向右上方和左上方支起,两副旋翼水平安装在支架顶部。桨叶平面形状是尖削的,用挥舞铰和摆振铰连接到桨毂上。用自动倾斜器使旋翼旋转平面倾斜进行纵向操纵,通过两副旋翼朝不同方向倾斜实现偏航操纵。旋翼桨叶总距是固定不变的,通过改变旋翼转速来改变旋翼拉力。利用方向舵和水平尾翼来增加稳定性。FW61旋翼毂上装有周期变距装置,在旋翼旋转过程中可改变桨叶桨距。还有一根可变动桨距的操纵杆来改变旋翼面的倾斜度,以实现飞行方向控制。FW61就是靠这套周期变距装置和操纵杆保证了它的机动飞行。该机旋翼直径7米。动力装置是一台功率140马力的活塞发动机。这是世界上第一架具有正常操纵性的直升机。该机时速100~120公里,航程200公里,起飞重量953千克。
第一架实用直升机
1939年春,美国的伊戈尔?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。这是一架单旋翼带尾桨式直升机,装有三片桨叶的旋翼,旋翼直径8.5米,尾部装有两片桨叶的尾桨。其机身为钢管焊接结构,由V型皮带和齿轮组成传动装置。起落架为后三点式,驾驶员座舱为全开放式。动力装置是一台四气缸、75马力的气冷式发动机。这种单旋翼带尾桨直升机构型成为现在最常见的直升机构型。
自首次系留飞行以来,西科斯基不断对VS-300进行改进,逐步加大发动机的功率。1940年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。
世界上第一种投入批生产的直升机
R-4是美国沃特-西科斯基公司20世纪40年代研制的一种2座轻型直升机,是世界上第1种投入批量生产的直升机,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。
该机的公司编号为VS-316,VS-316A。美国陆军航空兵的编号为R-4,美国海军和海岸警卫队的编号为HNS-1,英国空军将其命名为“食蚜虻”1(Hoverfly1),英国海军将其命名为“牛虻”(Gadfly)。
早期的活塞式发动机和木质桨叶直升机
在20世纪40年代至50年代中期是实用型直升机发展的第一阶段,这一时期的典型机种有:美国的S-51、S-55/H-19、贝尔47;苏联的米-4、卡-18;英国的布里斯托尔-171;捷克的HC-2等。这一时期的直升机可称为第一代直升机。
贝尔47是美国贝尔直升机公司研制的单发轻型直升机,研制工作开始于1941年,试验机贝尔30于1943年开始飞行,1945年改名为贝尔47,1946年3月8日获得美国民用航空署(CAA)的适航证,这是世界上第一架取得适航证的民用直升机。该机是单旋翼带尾桨式布局、两叶桨叶的跷跷板式旋翼。旋翼下面有稳定杆,与桨叶呈直角。普通的自动倾斜器可进行总距和周期变距操纵。尾梁后部有两个桨叶的全金属尾桨。
卡-18是苏联卡莫夫设计局设计的单发双旋翼共轴式轻型多用途直升机,于1957年年中首次飞行,此后不久投入批生产。采用两副旋转方向相反的3桨叶共轴式旋翼,桨叶为木质结构。装1台275马力的九缸星形活塞式发动机。机身为钢管焊接结构,具有轻金属蒙皮和硬壳式尾梁。座舱内可容纳1名驾驶员和3名旅客。采用四轮式起落架,前起落架机轮可以自由转向。
这个阶段的直升机具有以下特点:动力源采用活塞式发动机,这种发动机功率小,比功率低(约为1.3千瓦/千克),比容积低(约247.5千克/米3)。采用木质或钢木混合结构的旋翼桨叶,寿命短,约为600飞行小时。桨叶翼型为对称翼型,桨尖为矩形,气动效率低,旋翼升阻比为6.8左右,旋翼效率通常为0.6。机体结构采用全金属构架式,空重与总重之比较大,约为0.65。没有必要的导航设备,只有功能单一的目视飞行仪表,通信设备为电子管设备。动力学性能不佳,最大飞行速度低(约为200千米/小时),振动水平在0.25g左右,噪声水平约为110分贝,乘坐舒适性差。
涡轴发动机和金属桨叶直升机
20世纪50年代中期至60年代末是实用型直升机发展的第二阶段。这个阶段的典型机种有: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“超黄蜂”等。这个时期开始出现专用武装直升机,如AH-1和米-24。这些直升机称为称为第二代直升机。
这个阶段的直升机具有以下特点:动力源开始采用第一代涡轮轴发动机。涡轮轴发动机产生的功率比活塞式发动机大得多,使直升机性能得到很大提高。第一代涡轮轴发动机的比功率约为3.62千瓦/千克,比容积为294.9千瓦/米3左右。直升机旋翼桨叶由木质和钢木混合结构发展成全金属桨叶,寿命达到1200飞行小时。桨叶翼型为非对称的,桨尖简单尖削与后掠,气动效率有所提高,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附近。已采用减振的吸能起落架和座椅。机体外形开始考虑流线化,以减小气动阻力。直升机座舱开始采用纵列式布置,使机身变窄。性能明显改善,最大飞行速度达到200~250千米/小时,振动水平降低到0.15g左右,噪声水平为100分贝,乘坐舒适性有所改善。
第三代直升机
20世纪70年代至80年代是直升机发展的第三阶段,典型机种有:美国的S-70/UH-60“黑鹰”、S-76、AH-64“阿帕奇”,苏联的卡-50、米-28,法国的SA365“海豚”,意大利的A129“猫鼬”等。
在这一阶段,出现了专门的民用直升机。为了深入研究直升机的气动力学和其它问题,这时也设计制造了专用的直升机研究机(如S-72和贝尔533)。各国竞相研制专用武装直升机,促进了直升机技术的发展。
这个阶段的直升机具有以下特点:涡轮轴发动机发展到第二代,改用了自由涡轴结构,因此具有较好的转速控制特征,改善了起动性能,但加速性能没有定轴结构的好。发动机的重量和体积有所减小,寿命和可靠性均有提高。典型的发动机耗油率为0.36千克/千瓦小时,与活塞式发动机差不多。旋翼桨叶采用复合材料,其寿命比金属桨叶有大幅度提高,达到3600小时左右。翼型不再借用固定翼飞机的翼型,而是为直升机专门研制的翼型,即二维曲线变化翼型。桨尖呈抛物线后掠。桨毂广泛使用弹性轴承,有的成无铰式。尾桨已开始采用效率高又安全的涵道尾桨。旋翼升阻比达8.5左右,旋翼效率提高到0.7左右。机体次结构也采用复合材料制造,复合材料占机体总重的比例通常为10%左右,直升机的空重/总重比一般为0.5。对于军用直升机,特别是武装直升机来说,提出了抗弹击和耐坠毁要求。美军方提出了军用直升机耐毁标准MIL-STD-1290,已成为军用直升机的设计标准。为满足这些标准,军用直升机采用了乘员装甲保护,专门设计了耐坠毁起落架、座椅和燃油系统。电子系统已发展到半集成型。直升机采用大规模集成电路通讯设备、集成的自主导航设备、集成仪表、电子式与机械式混合操纵机构等。机上的电子设备之间靠一条双向数字数据总线交连,通过这条总线可进行信息发射和接收。直升机采用混合布置的局部集成驾驶舱。第一代夜视系统的使用使直升机具备了夜间飞行能力。这种较为先进的半集成电子设备使直升机通讯距离显著增大,导航距离与精度明显提高,仪表数量有所减少,飞行员工作负荷得到减轻,也使直升机具备了机动/贴地飞行以及在不利气象/夜间条件下的飞行能力,从而提高了直升机的整体性能。动力学性能明显提高。直升机的升阻比达到5.4,全机振动水平约为0.1g,噪声水平低于95分贝,最大飞行速度达到300千米/小时。
现代直升机
20世纪90年代是直升机发展的第四阶段,出现了目视、声学、红外及雷达综合隐身设计的武装侦察直升机。典型机种有:美国的RAH-66和S-92,国际合作的“虎”、NH90和EH101等,称为第四代直升机。
这个阶段的直升机具有以下特点:采用第3代涡轴发动机,这种发动机虽然仍采用自由涡轴结构,但采用了先进的发动机全权数字控制系统及自动监控系统,并与机载计算机管理系统集成在一起,有了显著的技术进步和综合特性。第3代涡轴发动机的耗油率仅为0.28千克/千瓦小时,低于活塞式发动机的耗油率。其代表性的发动机有T800、RTM322和RTM390。桨叶采用碳纤维、凯芙拉等高级复合材料制成,桨叶寿命达到无限。新型桨尖形状繁多,较突出的有抛物线后掠形和先前掠再后掠的BERP桨尖。这些新桨尖的共同特点是可以减弱桨尖的压缩性效应,改善桨叶的气动载荷分布,降低旋翼的振动和噪声,提高旋翼的气动效率。球柔性和无轴承桨毂获得了广泛应用,桨毂壳体及桨叶的连接件采用复合材料,使结构更为紧凑,重量大为降低,阻力大大减小。旋翼升阻比达到10.5,旋翼效率为0.8。这个阶段应用了无尾桨反扭矩系统,其优点是具有良好的操纵响应特性、振动小、噪声低,不需要尾传动轴和尾减速,使零部件数量大大减小,因而提高了可维护性。复合材料在直升机上获得了前所未有的广泛应用。直升机开始采用复合材料主结构,复合材料的应用比例大幅度上升,通常占机体结构重量的30~50%。这一时期的民用型直升机的空重/总重比约为0.37。高度集成化的电子设备。计算机技术、信息技术及智能技术在直升机上获得应用,直升机电子设备朝着高度集成化方向发展。这一时期的直升机,采用了先进的增稳增控装置,用电传、光传操纵取代了常规的操纵系统,采用先进的捷联惯导、卫星导航设备及组合导航技术,先进的通讯、识别及信息传输设备,先进的目标识别、瞄准、武器发射等火控设备及先进的电子对抗设备,采用了总线信息传输与数据融合技术,并正向传感器融合方向发展。机上的电子、火控及飞行控制系统等通过多余度数字数据总线交连,实现了信息共享。采用了多功能集成显示技术,用少量多功能显示器代替大量的单个仪表,通过键盘控制显示直升机的飞行信息,利用中央计算机对通讯、导航、飞行控制、敌我识别、电子对抗、系统监视、武器火控的信息进行集成处理从而进行集成控制。采用这类先进的集成电子设备,大大简化了直升机座舱布局和仪表板布置,系统部件得到简化,重量大大减轻。更主要的是极大地减轻了飞行员工作负担,改善了直升机的飞机品质和使用性能。直升机的全机升阻比达到6.6,振动水平降到0.05g,噪声水平小于90分贝,最大速度可达到350千米/小时。
(二)
直升机的飞行原理
直升机的头上有个大螺旋桨,尾部也有一个小螺旋桨,小螺旋桨为了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,把直升机举托在空中,旋翼还能驱动直升机倾斜来改变方向。螺旋桨转速影响直升机的升力,直升机因此实现了垂直起飞及降落。
直升机的发明
1939年,美国人西科尔斯发明了第一架直升机,机身外形和现在的没多大区别,仍被设计者采用。
直升机的用途
直升机因为有许多其他飞行器难以办到或不可能办到的优势,受到广泛应用,直升机由于可以垂直起飞降落不用大面积机场主要用于观光旅游、火灾救援、海上急救、缉私缉毒、消防、商务运输、医疗救助、通信以及喷洒农药杀虫剂消灭害虫、探测资源,等国民经济的各个部门。世界直升机的队伍逐渐壮大。