2.4　科爾尼直升機研制微露曙光（1907年）

在載人直升機出現之前，直升機技術經歷過幾百年漫長時間的探索。

意大利藝術與科學巨匠達·芬奇、“英國航空之父”喬治·凱利都有研制直升機的設想并繪有草圖，對后來直升機起著極重要的啟蒙作用，而19世紀是直升機探索的活躍期。

1861年，英國人亨利·布萊特設計了歷史上第一個共軸直升機，這項設計成為英國第一個直升機專利，設計示意圖見圖2-27。

1868年，法國人達米科制作了一架直升機模型在英國航空展覽會上展出（見圖2-28）。該機有兩個旋翼，每個旋翼有兩個槳葉，呈上下安裝形式，并以相反方向旋轉。他的設計同時獲得英國與法國專利。達米科還是世界上第一位創造并使用“直升機”名詞的人。

美國第一個直升機專利的擁有者是科學家尼爾森。他于1861年設計了一架直升機。該機有類似船形的機身，尾部有方向舵，在機身上安裝兩副旋翼。這架直升機雖未投入制造，但在設計思想上頗有新穎之處：其旋翼軸可以垂直也可前傾，可以向上和向前飛行；旋翼旋轉方向相反，可以抵消自轉力矩；結構用鋁材制造以減輕重量。

1877年，意大利人恩里科·佛蘭尼尼制作了小巧的蒸汽動力直升機模型，其示意圖見圖2-29。該模型只有3.5千克重，具有兩副旋翼，一大一小，上下安裝，采用0.2千瓦的蒸汽機作動力。這架模型飛了13米高，留空20秒。

美國著名發明大王愛迪生也進行了直升機試驗研究。他依據當時發動機的水平，得出結論：“當有一天發動機制造成功后，其功率質量比達到每馬力3～4磅的時候，直升機將會取得成功”。愛迪生的科學預言在20世紀初變成了現實。

誰能知道，世界第一架載人直升機首飛只上升了0.3米，還趕不上小孩玩的“竹蜻蜓”飛得高。

1907年11月13日，距離世界上第一架飛機在大洋彼岸誕生還不到4年，法國諾曼底的工程師保羅·科爾尼（Paul Cornu）在自己家鄉附近駕駛自己設計制造的直升機（見圖2-30）升空。這是動力直升機第一次離地飛行，雖然起飛高度只有0.3米，留空時間20秒，但它意義巨大，宣布了直升機的誕生。

科爾尼1881年生于法國格洛拉費里耶爾。他從小就顯示出喜歡冒險與發明的天性。成年后他在父親開辦的機械公司擔任工程師。那時法國的航空熱度很高，涌現了很多航空先驅與發明家。科爾尼從事直升機及其他航空器的研制是受到一項賽事的激勵。法國人阿克迪康為了鼓勵航空器研制，設置了一項高達5萬法郎的獎金，以獎給駕駛飛機一次完成1千米飛行的人。科爾尼躍躍欲試，他在1904～1906年間設計了好幾種航空器。1906年起，他把注意力集中在研制直升機上，先研制工作樣機。

1907年，26歲的科爾尼就設計了這架雙旋翼的直升機，兩副直徑6米的旋翼縱列安裝，一前一后，每副旋翼有兩片槳葉，其動力裝置是一臺有17.7千瓦的水冷式發動機，冷卻水裝在發動機前面的水箱里，汽油裝在飛行員座椅后的油箱里。飛行員座椅下方裝有蓄電池和點火裝置。整個直升機的主構架是大口徑呈V形的鋼管，用鋼索將其他構件連接在一起。直升機有兩對機輪前后排列。

1907年8月，全尺寸直升機制造完成，科爾尼進行多次試驗，暴露不少問題，如皮帶傳動系統屢屢發生故障，發動機工作也時有問題，但都被科爾尼一一克服了。科爾尼在首次成功之后的幾個月中又繼續試飛15次，做前飛、后飛達300次以上。有一次還無意中把其弟弟雅克帶著升空，創造了直升機雙人升空的紀錄。

正當科爾尼針對試飛中出現的諸多問題一一進行改進時，1908年1月13日傳來了法國航空先驅法爾芒完成了1千米圓周飛行，贏得5萬法郎獎金的消息，科爾尼大失所望，加之人們熱衷于已日漸成熟的固定翼飛機，對直升機的前景并不看好，促使科爾尼一度放棄了直升機的研制。

科爾尼的首飛（見圖2-31）成功是很有意義的，但同萊特兄弟首飛“飛行者”1號時一樣，也未被重視。而此時萊特兄弟發明的飛機正在歐洲舉行飛行表演，引起了巨大轟動，他們的成功淹沒了科爾尼的聲音。

令人惋惜的是，法國航空先驅路易斯·查爾斯·布雷蓋（Louis Charles Breguet，見圖2-32）和里歇也合作研制了直升機，并早于科爾尼一個多月升空。但是由于在試飛時由4個助手用長竿來支撐旋翼以保持直升機穩定，所以沒有被正式承認。

布雷蓋從1905年起研制直升機，先在他自制的風洞里進行試驗，以獲取翼型升力、阻力的數據，他在1907年與里歇合作研制了一架獨特的直升機，其結構見圖2-33。這架直升機有4個主旋翼，直徑8.1米，每副旋翼有上下兩組槳葉。直升機總重578千克，裝有29.4千瓦發動機，這架直升機比科爾尼直升機既復雜又龐大。1907年8月24日，飛行員沃魯瑪駕駛直升機進行首飛，大約跳躍著離開地面0.6米，留空時間一分鐘。以后布雷蓋又研制了幾種直升機，還是未能解決動力不足與難以操縱等問題，他不得不轉向固定翼飛機的研制，創辦布雷蓋飛機公司，在軍用飛機、水上飛機等方面取得了很大成就。

真正完成實用直升機研制的是戈爾·伊萬諾維奇·西科斯基（見圖2-34）。

西科斯基1889年5月25日出生于烏克蘭基輔。少年西科斯基受母親影響很深。在母親對西科斯基的早期教育中就向他講述藝術大師達·芬奇的事跡，告訴他達·芬奇所設想的是一架可以垂直飛起來的機器，而達·芬奇的設想大大超越了他那個時代。小西科斯基的想象力被激發，快11歲的時候，他做了一個奇異的夢，夢見自己在鋪著地毯的地板上行走，似乎地板在動，他馬上意識到這是一架巨大的飛行器……

12歲的西科斯基制作了一架直升機模型，用橡皮筋帶動，可以飛起來。

1907年，西科斯基進入基輔理工大學電機系學習。1908年，他隨父親到德國度假，看到了大量有關航空活動的報道：萊特兄弟的飛機在法國飛行表演，齊伯林飛艇的頻頻飛行，航空先驅們的諸多賽事……19歲的他怦然心動：他決心把航空當作自己一生事業，而直升機則是他首要的目標。他說干就干，把自己住的德國旅館當成工作間，動手制作了旋翼直徑為750毫米的直升機模型，還確實飛了起來。

1909年1月，西科斯基做出了他一生中一次重大決定，中止學業去巴黎學習航空，這個決定受到許多親友的反對，哥哥甚至與他論證：自然定律決定了只有一些鳥類和重量低于30磅的航空器可以飛起來。但父親給了他祝福，姐姐給了他一些錢。7月，西科斯基設計制造了第一架同軸兩旋翼的直升機，由于發動機功率不夠，未能飛起來；于是又造第二架，這是同軸三旋翼的直升機，還是因為動力不足，未能飛起來。

從此，他告別直升機，轉向固定翼飛機的設計制造。誰知這一別竟達30年。

但是西科斯基始終未能忘記直升機。積累了相當豐富的飛機研制經驗后，他再度向直升機領域進軍。

1939年9月14日，時年50歲的西科斯基駕駛自己設計的VS-300直升機（見圖2-35）進行首飛。他身著筆挺的西裝，頭戴氈帽，穩坐在駕駛艙里啟動了發動機，他感到手中的駕駛桿不斷振動，直升機緩緩升起，一個機輪，兩個機輪，然后是四個機輪都離開了地面，直升機離地面只有二三米，但是VS-300首飛成功了！

VS-300是世界公認的第一架實用直升機。

VS-300采用了西科斯基自己的專利—旋翼加尾槳的形式，成功地解決了直升機打轉的問題。西科斯基設置的尾槳不光是解決直升機打轉，它還能幫助直升機靈活地向左向右轉彎。

VS-300裝有一臺4氣缸氣冷式發動機。功率為75馬力。旋翼有3片槳葉，直徑8.5米，機身為鋼管焊接結構。經反復試飛，證明該機具有良好的操縱性能。但也暴露出一些問題，如存在較大的振動。

1940年5月13日，西科斯基駕駛經過改進的VS-300直升機進行了真正的自由飛行，一周后，他給人們演示了直升機垂直上升下降、側飛和倒飛、盤旋等。1941年5月6日，西科斯基駕駛直升機在空中懸停，創造了續航時間1小時32分26秒的世界紀錄。

1940年7月，美國著名飛行員格里高利試飛了VS-300直升機，高度贊賞該機的性能，他建議將該機改為軍用型，并親自給美國政府寫報告。美國政府評估后同意將其改為軍用型，并撥款5萬美元進行研制。西科斯基立即投入研制軍用直升機XR-4，該機采用密封座艙，雙座，外形尺寸是VS-300的兩倍，發動機功率也成倍提高。年過5旬的西科斯基親自參與試飛試驗，有一次因尾槳脫落，西科斯基被打出6米多高，受了輕傷，這絲毫沒能動搖他繼續改進直升機的決心。

1942年，美國陸軍批量訂購VS-300直升機的改進型XR-4（見圖2-36），直升機進入軍隊服役。

1944年4月21日，美國首次使用XR-4直升機在緬甸叢林中救出1名美國飛行員和3名英國傷員。XR-4成為世界上唯一在第二次世界大戰中服役的直升機。圖2-37為在英國皇家空軍服役的XR-4直升機。

戰后，西科斯基推出了4座民用直升機S-51，1947年10月1日美國洛杉磯航空公司使用它開辟了全美第一條直升機定期郵政航班。

之后，西科斯基專心致志于直升機事業，一共研制了18個型號的直升機及系列改型，其中有S-51、S-55、S-58、S-61（見圖2-38）等。西科斯基公司是世界上最大的直升機制造企業之一，西科斯基本人則被尊為世界直升機之父。圖2-39為西科斯基和他的設計團隊，圖2-40為西科斯基公司研制的現代直升機S-92，中國參與了該機尾斜梁的研制及水平尾面的制造。

延伸閱讀　西科斯基研制飛機