云之帆，波澜壮阔的直升机诞生记

万磁王 · 发表于 2020-5-20 09:00:11

　　其他发明家继续对直升机的设计修修补补，其中有些设计很可笑，根本无法升空，当然也有少数能离开地面，但持续飞行时间都很短暂。
　　伊戈尔·伊万诺维奇·西科斯基于1889年出生在基辅，他在1909年和1910年先后设计出两种直升机，灵感来自凡尔纳的科幻故事和达芬奇草图。西科斯基的旋翼直升机也没能升空，但他从此与直升机结下了一生的不解之缘。1912年俄罗斯的鲍里斯·尤里耶夫试飞了一种直升机，虽然尤里耶夫的直升机也不成功，却是第一架具有大型主旋翼和小侧面尾桨来抵消扭矩的直升机，这终将成为日后直升机的经典布局。

尤里耶夫直升机

万磁王 · 发表于 2020-5-20 09:00:12

　　1912年，丹麦的雅各·埃勒哈默驾驶他的直升机成功升空。在美国，一位名为埃米尔·柏林的德国移民和他的儿子亨利从1908年起制造了一系列的直升机，但没有一架能稳定飞行。20世纪20年代，另一位名叫乔治·德·波札特的俄罗斯移民成功获得美军经费，研制一种名为“飞行章鱼”的直升机，这是一种4旋翼直升机，在试飞中能离开地面，但美国陆军最终决定放弃该项目。

飞行章鱼

万磁王 · 发表于 2020-5-20 09:00:13

　　在之后的十年中，另一位美国直升机先驱梅特兰·布利克得到了寇蒂斯公司的资助，制造了一架奇特的直升机。其旋翼通过安装在叶片前缘的螺旋桨驱动旋转，机上有一台活塞发动机，通过绕着旋翼轴旋转的4根驱动轴来驱动旋翼叶片上的螺旋桨。

布利克直升机

万磁王 · 发表于 2020-5-20 09:00:14

　　劳尔·帕泰拉斯·佩斯卡拉侯爵是一位在西班牙和法国工作的阿根廷人，他在20世纪20年代初制造了几架共轴直升机，留空时间有了很大进步，并可进行受控飞行，只是操纵很吃力。佩斯卡拉的直升机可以说是当时最先进的，他解决了直升机设计的几个关键问题。

佩斯卡拉的共轴直升机

万磁王 · 发表于 2020-5-20 09:00:15

　　首先是现在称为“周期变距控制”的技术，就是现代直升机用来控制飞行方向的关键技术。佩斯卡拉直升机的旋翼上安装有一组用于改变叶片桨距的连杆，在连杆围绕直升机旋转时可改变旋翼叶片迎角。例如在叶片前行时加大迎角提高升力，在叶片后退时降低迎角减小升力，这样直升机就能在空中侧移。现代直升机使用周期变距杆来调整叶片的周期变距，以及一个总距操纵杆来调整所有叶片的变距，来使直升机垂直升降。
　　佩斯卡拉的第二项创新是自旋降落概念。由于直升机没有机翼，在发动机失去动力后就会像砖头一样坠落。佩斯卡拉设想了在直升机下坠时让旋翼自由旋转，在接近地面时突然提高旋翼的桨距，以此来减缓冲击。

现代直升机的周期变距机构

万磁王 · 发表于 2020-5-20 09:00:16

　　1924年，法国人艾蒂安·欧密森精心设计了一架有4副旋翼和8副螺旋桨直升机，因飞行距离超过一公里而赢得了奖金。20世纪30年代初比利时的俄裔发明家尼古拉斯·佛罗林设计的串列双旋翼直升机滞空时间达到了十分钟。当然上述文字并不是早期直升机的完整列表，但这无关紧要，此时的直升机距离实用化还相距甚远。所有这些旋翼直升机都是都是丑陋的机械怪物，但正是这些先驱们的不懈努力，直升机的曙光即将来临。

欧密森直升机

佛罗林直升机

万磁王 · 发表于 2020-5-20 09:00:17

富人的新奇玩具
　　第一架实用化的旋翼机是西班牙人胡安·德·拉·谢尔瓦在第一次世界大战之后制造的。他的旋翼机（Autogiro他的专利名称）并不是直升机，而是介于固定翼飞机和直升机之间的一种飞行器，结合了两者的特点。
　　谢尔瓦旋翼机基本上是一架在顶部安装了旋翼的固定翼飞机，旋翼没有动力驱动，在风力驱动下自由旋转。旋翼机头部安装有一台活塞发动机，拉动机身向前滑行。旋翼在风力作用下越转越快，滑跑很短距离就能升空。在面对强风时，旋翼机甚至能在空中“悬停”。由于旋翼没有动力驱动，所以无需考虑扭矩问题。

谢尔瓦和他的旋翼机

万磁王 · 发表于 2020-5-20 09:00:18

　　谢尔瓦在设计旋翼机时不得不面对的一个障碍就是升力不对称，这也是困扰直升机设计的一大难题。直升机在前飞时，前行旋翼叶片产生的升力比后退叶片的更大，于是在前飞时就会产生向一侧倾侧的现象。谢尔瓦的解决方法把叶片都铰接一个桨毂上，使得叶片能在一定程度上下挥舞。这个天才设计听起来很简单，却完美实现了旋翼叶片的运动补偿，前行时叶片上弯，后退时叶片下降，上弯叶片的升力因此减小，从而平衡了旋翼机。

现代直升机的旋翼挥舞铰设计

万磁王 · 发表于 2020-5-20 09:00:19

　　谢尔瓦于1920年开始旋翼机的研制，但在他发明旋翼叶片铰接系统前，他的旋翼机没有一架安全离开过地面，他在把玩橡筋动力模型中无意间想出了这个设计。他第一架采用了铰接旋翼设计的C-4旋翼机于1923年1月9日首飞，该机改装自一架一战时期的法国“昂里奥”战斗机，仍然保留了用于飞行控制的机翼。后来的谢尔瓦旋翼机取消了机翼，通过周期变距控制进行转向。后期型号还增加了旋翼离合器，可以在起飞前用发动机使旋翼旋转起来，当然旋翼在飞行中还是自由转动的。

C-4旋翼机

万磁王 · 发表于 2020-5-20 09:00:20

　　现在并不知道谢尔瓦是否借鉴了佩斯卡拉的周期变距想法，可以肯定的是这两位发明家都独立完善了各自的设计。谢尔瓦还是第一位批量生产带周期变距机构旋翼机的人，他在英国建厂生产旋翼机，这种“飞行风车”引起了轰动，吸引了多个国家购买生产许可证，其中光日本就制造了240架。
　　美国人哈罗德·皮特凯恩也购买了许可证，底特律新闻报购买了一架旋翼机用于把记者快速送到事故或突发事件现场，美国邮政也尝试用旋翼机运输与邮件。皮特凯恩相信旋翼机也能作为“飞行汽车”卖给富人，为此他设计了一架具有折叠旋翼、可在城市街道上行驶的双座原型机。

皮特凯恩按许可证制造的PCA-2旋翼机

皮特凯恩的飞行汽车

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云之帆，波澜壮阔的直升机诞生记

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