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从达·芬奇到西科斯基,直升机是怎么演变的?

2015-7-24不详佚名

提到西科斯基的产品,你最有可能听过的应该是黑鹰。

黑鹰毫无疑问是战场上识别度最高的军用直升机,从海湾、索马里、阿富汗到伊拉克,各种战场上都能看到它的身影。

如今这架世界上最出名的直升机终于加入了最大军火商洛克希德·马丁公司的豪华产品线。日前洛克希德·马丁公司宣布将花90亿美元买下黑鹰直升机的制造商:西科斯基(Sikorsky)飞机公司。

相较于几乎是美军高端装备代名词的黑鹰,西科斯基似乎有些默默无闻。可事实上,如果没有这家以其创始人命名的老牌飞机制造商,我们今天看到的直升机外形也许还要奇怪很多。

在很多时候,西科斯基的创始人、俄裔美国工程师伊戈尔·伊万诺维奇·西科斯基(Igor Sikorsky)都被认为是现代直升机的发明者。

他于1940年试飞成功的VS-300被视为现代直升机的鼻祖,西科斯基在这架单旋翼直升机的尾部加装了一个垂直的螺旋桨,把直升机做成了现在我们常见的样子,这就一举解决了直升机空中打转的问题,这种直升机外观设计也一直沿用至今。

从达·芬奇到西科斯基

在西科斯基之前,为了造出一种能垂直起飞的飞行器,人们做了各种各样的尝试。如果不算《抱朴子》里记载的我国传统玩具竹蜻蜓,最早设计直升机的要数15世纪的大画家达·芬奇。达·芬奇设计的直升机跟我们常见的有很大不同,用的并不是那种旋翼,而是一个巨大的螺旋形圆盘,就像这样:

达·芬奇“直升机”设计手稿达·芬奇“直升机”的设计手稿

尽管人们从达·芬奇的笔记(传说中的“达·芬奇密码”)中发现他还曾按自己的设计图造过一架小的直升机模型,但没人知道那玩意儿最后飞起来了没。

由于达·芬奇的手稿湮没无闻,此后设计直升机的先驱们并没怎么受到他的影响,转而去模仿“竹蜻蜓”。

1754年俄国工程师罗蒙诺索夫(Mikhail Lomonosov)把“竹蜻蜓”的旋翼和发条结合在一起,做出了一个模型在俄国科学院展示,当时他就认为这小玩意儿可以携带一些小型气象仪器升空,要知道那时连“helicopter”(直升机)这个名字都还没有被“发明”!

罗蒙诺索夫的“直升机”罗蒙诺索夫的“直升机”

直到100多年后,法国人古斯塔夫(Gustave de Ponton d'Amécourt)用当时新发现的金属铝做了一款蒸汽动力的“竹”蜻蜓,才第一次给这模型命名为“helicopter”,然而他的这个小玩意儿虽然有了名字,可始终没有飞起来。

在这之后,爱迪生等著名发明家、工程师都加入到了直升机设计的尝试中,飞行高度也慢慢提高到16米。

到1907年,一对法国兄弟Breguet第一次把人塞进了直升机里。他们造出来的是一种四旋翼直升机,这“四旋翼”可不像我们在现在的无人机上常见到的那种四旋翼结构,它的四个旋翼是叠加在一个转轴上。而这架直升机之所以能载人,原因却是因为它飞得太不稳定了,需要四个人站在直升机的四个角上以保持平衡。从下面这段黑白默片中可以勉强看到当时飞得多么艰难:

在这之后,一种直升机和飞机的中间产物“旋翼飞机”在20世纪二三十年代占据了主流,它不仅头顶上有旋翼,两侧还有机翼。这样的“旋翼飞机”虽然笨重,但比原先的直升机稳定很多。而且由于采用了法国人席尔瓦(de la Cierva)的旋翼接口设计,这种旋翼飞机起飞时也不会抖动。

如果“直升机”发展到这里没有西科斯基的话,我们现在看到的直升机造型也许就会是这种旋翼飞机改进而来。但偏偏西科斯基把旋翼飞机两侧的机翼给“砍”掉了。

从VS-300到“黑鹰”

西科斯基生于基辅,早在第一次世界大战时他就设计了世界上第一款四引擎飞机。一战结束后,俄国内战爆发,西科斯基移居美国。1925年西科斯基创立了自己的飞机公司,最早的西科斯基公司主要制造小型的水陆两栖飞机等产品,他们后来转向直升机,则是由于战争的需要。

二战初期,纳粹德国开始使用旋翼飞机作为侦察机使用,美国政府也寻求研发自己的直升机,西科斯基在这场科研竞赛中取得了胜利。

当时西科斯基的对手LePage生产的XR-1直升机当时西科斯基的对手LePage生产的XR-1A直升机

在竞争对手普遍都在模仿旋翼飞机的时候,西科斯基做出了一款只有一个旋翼、两侧没有机翼的“极简”版直升机,也就是VS-300。它唯一需要解决的问题就是平衡,几经试验,西科斯基想出了在机尾加装垂直旋转的尾桨的解决方式。现代直升机就这么诞生了。

西科斯基的VS-300型直升机西科斯基的VS-300型直升机

1942年西科斯基又在VS-300的基础上研制了新款的R-4直升机,并接到了美国军方的100架订单,最后,在R-4机型被R-5、R-6取代之前,产量达到了131架,也由此成为历史上第一款批量生产的直升机,这被视为直升机工业的诞生。二战结束前,西科斯基公司一共生产了400架直升机。

由这400架直升机开始,西科斯基逐渐成为军用直升机市场份额达到30%的巨头。而预测机构Platinum Forecast System认为在未来15年内西科斯基的市场份额将保持在20%的水平,是老对手波音的两倍还多。

Platinum的预测Platinum的预测

这其中,黑鹰直升机是绕不开的里程碑,尽管已经服役近40年,但直到如今,西科斯基反驳外界对其盈利能力的质疑时,仍把黑鹰作为其“商业的坚实基础”。

黑鹰是目前美国乃至全球市场上最重要的军用运输

本文来源:不详 作者:佚名

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