關於竹蜻蜓的詳細記載見於晉代(公元265-420 ')。葛洪寫了抱樸子。它利用螺旋槳的氣動力實現垂直升力，演示了現代直升機旋翼的基本工作原理。《簡明不列顛百科全書》第九卷寫道:“直升機是人類最早的飛行思想之壹。多少年來，人們壹直認為是達達首先提出了這個想法。芬奇，但現在我們都知道中國制造直升機玩具的時間比中世紀的歐洲人還要早。”這種玩具在14世紀傳入歐洲，帶來了中國人的創造。歐洲人把它當作飛機來研究和開發。"
英國航空公司之父喬治？凱利(1773-1857)曾經做過幾只竹蜻蜓，以發條為動力驅動旋轉，飛行高度達到27m。隨著生產力的發展和人類文明的進步，直升機發展史從幻想期進入了探索期。歐洲工業革命後，機械工業迅速崛起，特別是本世紀初汽車和船舶的發展，為飛機準備了發動機和螺旋槳。經過航空先驅們勇敢而艱苦的創造和實驗，萊特兄弟在1903年創造的固定翼飛機成功起飛。在此期間，雖然他在研制直升機方面付出了很多艱辛和努力，但由於直升機技術復雜，發動機性能不佳，其成功飛行比飛機晚了30多年。
20世紀初是直升機發展的探索期，多種實驗機型相繼問世。試驗機方案的多樣性表明技術還處於探索階段。經過多年的實踐，這些方案只剩下串列式和* * *軸雙旋翼式，至今仍在使用。雙螺旋槳串聯方案沒有在直升機家族中延續，但在傾轉旋翼/機翼垂直起降飛機中得到繼承和發展。
俄羅斯人尤利耶夫找到了另壹條捷徑，提出了用尾槳平衡旋翼反作用力矩的設計方案，並在1912制造了試驗機。這種帶尾槳的單旋翼直升機成為迄今為止最受歡迎的形式，占世界直升機總數的95%以上。
經過20世紀初的艱苦探索，為直升機的發展積累了寶貴經驗，取得了顯著進展。幾架試驗機實現了短時垂直升空和短距離飛行，但還有很長的路要走。
隨著飛機工業的發展，航空發動機的性能得到了迅速提高，這為直升機的成功提供了重要條件。旋翼技術的第壹次突破歸功於西班牙人Ciervao，他為了創造壹種“無失速”的飛機，解決固定翼飛機的安全問題，用自轉旋翼代替機翼，從而發明了旋翼機。旋翼技術在旋翼機上的成功應用和發展，為直升機的誕生提供了另壹個重要條件。
1907年8月，法國人保羅？科爾尼研制了全尺寸有人直升機，同年6月165438+10月13試飛成功。這款直升機被稱為“人類第壹架直升機”。1938年，年輕的德國人漢納·賴克駕駛雙旋翼直升機，在柏林體育場進行了壹場完美的飛行表演。這款直升機被直升機行業認為是世界上第壹款成功的直升機。1936年，德國福克公司在對早期直升機進行多方面改進後，公開展示了自己的FW-61直升機。1年後，這款直升機創造了多項世界紀錄。
1939年春，美國的伊戈爾？西科斯基公司完成了VS-300直升機的所有設計工作，並於同年夏天建造了原型機。這種帶尾槳的單旋翼直升機構型已經成為目前最常見的直升機構型。
20世紀40年代，美國沃爾特·西科斯基公司研制了壹種雙座輕型直升機R-4。它是世界上量產的1直升機，也是美國陸軍航空兵、海軍、海岸警衛隊、英國空軍和海軍使用的第壹種軍用直升機。這臺機器的公司編號是VS-316和VS-316A。美國陸軍航空兵的編號是R-4，美國海軍和海岸警衛隊的編號是HNS-1。英國空軍將其命名為“食蚜蠅”1(Hoverfly1)，英國海軍將其命名為“牛虻”。
到30年代末，法國、德國、美國、蘇聯都有直升機試飛成功，並迅速提高到實用水平。第二次世界大戰的軍事需求加速了這壹進程，促使直升機的研制從探索期進入實用期，直升機開始投入生產線。到二戰結束時，德國工廠已經生產了30多架直升機，美國交付了400多架R5和R6直升機。
20世紀下半葉，直升機進入航空實用時期，直升機的應用領域不斷擴大，數量迅速增加。截至目前，已有數萬架直升機服務於國民經濟各部門和軍事領域。直到今天，經過100多年的不懈努力，直升機技術不斷突破，提高了應用效率和飛行性能，從而更適合用途的拓展，技術上也逐漸成熟。
90年代，直升機的發展進入新階段，出現了集視覺、聲學、紅外、雷達於壹體的隱身設計的武裝偵察直升機。典型機型有:美制RAH-66和S-92，國際合作虎式，NH90和EH101等。這些新型直升機也被稱為第四代直升機。在此期間，直升機采用了先進的數字控制系統和發動機自動監控系統，並與機載計算機管理系統集成在壹起。其重要特點是采用先進的穩定和控制裝置，用電傳和光控代替常規控制系統，采用高度集成的電子設備。計算機技術、信息技術和智能技術。與此同時，直升機電子設備正在向高度集成化方向發展。先進的捷聯慣導、衛星導航設備和組合導航技術，先進的通信、識別和信息傳輸設備，先進的目標識別、瞄準和武器發射等火控設備，先進的電子對抗設備，都采用了總線信息傳輸和數據融合技術，正在向傳感器融合方向發展。機上電子、火控、飛控系統通過冗余數字數據總線連接，實現信息共享。采用多功能集成顯示技術。用少量多功能顯示器代替大量單壹儀表，通過鍵盤控制顯示直升機的飛行信息。通信、導航、飛行控制、敵我識別、電子對抗、系統監控、武器火控等信息由中央計算機集成。使用這種先進的綜合電子設備，大大簡化了直升機駕駛艙和儀表板的布局，簡化了系統部件，大大減輕了重量。更重要的是，它大大減輕了飛行員的工作量，提高了直升機的質量和性能。
分類
單旋翼尾槳直升機
最常見的壹種直升機，水平旋翼負責提供飛機的升力，尾部的小型垂直螺旋槳負責抵消旋翼的反作用力。代表機型:蘇聯米裏設計局研制的米-26運輸直升機和美國麥道公司研制的AH-64武裝直升機。
單旋翼無尾直升機
水平旋翼負責提供飛機的升力和尾部吹氣，用附壁效應產生的推力抵消旋翼的反作用力。代表機型:麥道公司生產的MH-6直升機。
雙旋翼直升機
串聯式
兩個旋翼前後縱向排列，旋轉方向相反，這在大型運輸直升機上比較常見。代表機型:美國波音公司制造的CH-47奇努幹運輸直升機。
* * *軸類型
兩個旋翼上下布置在同壹根軸上，沒有尾槳。優點是穩定性好，但是技術復雜，所以很少見。代表機型:蘇聯卡莫夫設計局研制的卡-50武裝直升機。
側旋翼直升機
又稱傾轉旋翼直升機，是壹種混合技術直升機，結合了固定翼飛機和直升機的特點。起飛時，我們使用水平並列的雙旋翼。飛行中旋翼向前旋轉90度成為兩個真正的螺旋槳，按照普通固定翼飛機的模式飛行。這種方式的好處是可以減少飛行阻力，提高飛行速度，最高可以超過600 km/h。同時還能省油，提高航程。缺點是結構復雜，故障率高，極為少見。代表機型:美國貝爾公司和波音公司聯合制造的V-22運輸直升機。
(直升機發展簡史
中國的竹蜻蜓
中國的竹蜻蜓和意大利人？芬奇的直升機草圖為現代直升機的發明提供了靈感，指明了正確的思考方向。它們被公認為直升機發展史的起點。
竹蜻蜓，又名飛螺、“中國陀螺”，是我們祖先的奇特發明。有人認為中國在公元前400年就有了竹蜻蜓，另壹種保守的估計是在明朝(公元1400年左右)。這種叫竹蜻蜓的民間玩具流傳至今。
現代直升機雖然比竹蜻蜓復雜幾千倍，但飛行原理和竹蜻蜓差不多。現代直升機的旋翼就像竹蜻蜓的葉片。旋翼軸就像竹蜻蜓的細竹竿，驅動旋翼的發動機就像用力搓竹竿的手。竹蜻蜓的葉片前鈍後尖，上表面比較圓拱，下表面比較直。氣流通過圓拱上表面時，速度快，壓力小；當氣流通過平坦的下表面時，其流速較慢，壓力較大。因此在上表面和下表面之間形成壓力差，並產生向上的升力。當升力大於自身重量時，竹蜻蜓就會飛起來。直升機旋翼產生升力的原因和竹蜻蜓是壹樣的。
《大英百科全書》記載，這種被稱為“中國陀螺”的“直升機玩具”建於15世紀中葉，也就是在達？在芬奇畫出帶螺旋槳旋翼的直升機設計之前，它已經被引入歐洲。
《簡明不列顛百科全書》第九卷寫道:“直升機是人類最早的飛行思想之壹。多少年來，人們壹直認為是達達首先提出了這個想法。芬奇，但現在我們都知道中國制造直升機玩具的時間比中世紀的歐洲人還要早。”
達芬奇在意大利的壹幅畫
意大利人達芬奇在1483年提出了直升機的構想，並畫了草圖。
19年底，在意大利米蘭圖書館發現了壹幅達芬奇在1475年繪制的壹架直升機的想象圖。這是壹個巨大的螺旋體，由漿過的亞麻布制成，看起來像壹個巨大的螺絲釘。它由彈簧提供動力，當它達到壹定速度時，就會把身體帶到空中。駕駛員站在底盤上，拉動鋼絲繩改變飛行方向。西方人說這是最早的直升機設計藍圖。
人類的第壹架直升機
1907年8月，法國人保羅？科爾尼研制了全尺寸有人直升機，同年6月165438+10月13試飛成功。這款直升機被稱為“人類第壹架直升機”。這架名為“飛行自行車”的直升機不僅依靠自身動力離開地面0.3米，還垂直飛行了20秒，實現了自由飛行。
保羅。科爾尼公司研制的直升機有兩個旋翼，主體結構是壹根V型鋼管，機身由壹根V型鋼管和六個星形片組成，用鋼索加固，增加框架結構的剛度。24馬力的Antainette發動機和操作員座椅安裝在V形車架的中間。機身長6.20米，重260公斤。壹對直徑為6米的轉子安裝在V型框架的兩端，每個轉子有兩個葉片。
世界上第壹架試飛成功的直升機。
1938年，德國少女漢娜·賴克(Hannah Reich)駕駛雙旋翼直升機在柏林體育場進行了壹場完美的飛行表演。這款直升機被直升機行業認為是世界上第壹款成功的直升機。
1936年，德國福克公司在對早期直升機進行多方面改進後，公開展示了自己的FW-61直升機。1年後，這款直升機創造了多項世界紀錄。這是壹種大型雙旋翼縱列式直升機，機身類似於固定翼飛機，但沒有固定翼。它的兩個轉子分別由兩組粗大的金屬框架支撐在右上和左上，兩個轉子水平安裝在支架的頂部。葉片平面形狀尖銳，通過拍動鉸鏈和拖曳鉸鏈與輪轂連接。自動傾斜器用於傾斜旋翼旋轉平面進行縱向控制，偏航控制通過兩個旋翼向不同方向傾斜來實現。轉子葉片的總槳距是固定的，通過改變轉子速度來改變轉子張力。使用方向舵和水平尾翼來增加穩定性。FW61旋翼槳轂裝有周期性變槳裝置，可以在旋翼旋轉過程中改變葉片槳距。還有壹個變槳操縱桿，可以改變旋翼表面的傾斜度，實現飛行方向控制。FW61通過這套周期性變距裝置和操縱桿來保證其機動飛行。飛機的旋翼直徑是7米。動力裝置為活塞發動機，功率140馬力。這是世界上第壹架機動性正常的直升機。該機速度100 ~ 120km，航程200km，起飛重量953kg。
第壹架實用直升機
1939年春，美國的伊戈爾？西科斯基公司完成了VS-300直升機的所有設計工作，並於同年夏天建造了原型機。這是壹架帶尾槳的單旋翼直升機。配備直徑8.5米的三葉旋翼和雙葉尾槳。其機身為焊接鋼管結構，傳動裝置由V帶和齒輪組成。起落架為後三點式，駕駛艙全開。動力裝置是壹臺四缸75馬力的風冷發動機。這種帶尾槳的單旋翼直升機構型已經成為目前最常見的直升機構型。
自第壹次系留飛行以來，西科斯基公司不斷改進VS-300，並逐漸增加發動機的功率。1940 5月13日，VS-300進行了首次自由飛行，當時安裝了90馬力的富蘭克林發動機。
世界上第壹架投入批量生產的直升機。
R-4是美國沃爾特·西科斯基公司在20世紀40年代研制的雙座輕型直升機。它是世界上投入量產的1直升機，也是美國陸軍航空兵、海軍、海岸警衛隊、英國空軍和海軍使用的第壹種軍用直升機。
這臺機器的公司編號是VS-316和VS-316A。美國陸軍航空兵的編號是R-4，美國海軍和海岸警衛隊的編號是HNS-1。英國空軍將其命名為“食蚜蠅”1(Hoverfly1)，英國海軍將其命名為“牛虻”。
早期的活塞式發動機和木槳直升機
從20世紀40年代到50年代中期，是實用直升機發展的第壹階段。這壹時期的典型機型有:美國的S-51、S-55/H-19、貝爾47；蘇聯米-4和卡-18；英國布裏斯托爾-171；捷克HC-2等。這個時期的直升機可以稱為第壹代直升機。
貝爾47是美國貝爾直升機公司研制的單引擎輕型直升機。研制工作開始於1941，試驗機貝爾30開始於1943。更名為貝爾47，1945，並於2006年3月8日取得了CAA的適航證。該機為蹺蹺板旋翼，單旋翼和尾槳布局，兩個槳葉。轉子下面有壹個穩定桿，與葉片成直角。普通的自動翻轉機可以操作總螺距和周期螺距變化。全金屬尾槳，尾梁後部有兩個槳葉。
Ka -18是蘇聯卡莫夫設計局設計的單發雙旋翼輕型多用途直升機。1957年中期首飛，此後不久投入量產。采用兩對旋轉方向相反的3葉片軸流轉子，葉片由木材制成。安裝1九缸星形活塞發動機，275馬力。機身為焊接鋼管結構，輕金屬蒙皮，硬殼尾梁。駕駛艙可容納1名飛行員和3名乘客。采用四輪起落架，前起落架機輪可以自由轉動。
這壹階段的直升機有以下特點:動力源為活塞式發動機，功率小，比功率低(約1.3 kW/kg)，比容低(約247.5 kg/m3)。木質或鋼木混合結構的旋翼槳葉壽命較短，約600飛行小時。葉片翼型對稱，葉尖為矩形，氣動效率低。旋翼升阻比約為6.8，旋翼效率通常為0.6。機體結構采用全金屬框架式，空重占總重的比例較大，約為0.65。沒有必要的導航設備，只有單壹功能的目視飛行儀表，通信設備是電子管設備。動力性能差，最大飛行速度低(約200 km/h)，振動級約0.25g，噪聲級約110 dB，乘坐舒適性差。
渦輪軸發動機和金屬葉片直升機
50年代中期到60年代末是實用直升機發展的第二階段。這壹階段的典型機型有:美國的S-61、貝爾209/AH-1、貝爾204/UH-1、蘇聯的米-6、米-8、米-24、法國的SA321“超級大黃蜂”。這壹時期，特種武裝直升機開始出現，如AH-1、米-24等。這些直升機被稱為第二代直升機。
這個階段的直升機有以下特點:動力源開始采用第壹代渦輪軸發動機。渦軸發動機產生的功率遠大於活塞發動機，大大提高了直升機的性能。第壹代渦軸發動機的比功率約為3.62 kW/kg，比容約為294.9 kW/m3。直升機旋翼槳葉從木質、鋼木混合結構發展到全金屬槳葉，使用壽命達到1200飛行小時。葉型不對稱，葉尖簡單削尖後掠，氣動效率提高。旋翼升阻比達到7.3，旋翼效率提高到0.6。機體結構為全金屬薄壁結構，空重與總重之比降低到0.5左右。采用了吸能式起落架和減振座椅。機身形狀開始流線型，以減少氣動阻力。直升機駕駛艙開始串聯布置，使得機身變窄。性能提升明顯，最大飛行速度達到200 ~ 250km/h，振動級降低到0.15g左右，噪聲級100 dB，提高了乘坐舒適性。
第三代直升機
70年代和80年代是直升機發展的第三階段，典型機型如下:美國的S-70/UH-60黑鷹、S-76、AH-64阿帕奇、蘇聯的卡-50和米-28、法國的SA365海豚和意大利的A65438+。
在這個階段，出現了專門的民用直升機。為了深入研究直升機的空氣動力學等問題，還設計制造了特種直升機研究機(如S-72、貝爾533)。各國競相發展特種武裝直升機，推動了直升機技術的發展。
這壹階段的直升機有以下特點:渦軸發動機發展到第二代，改為自由渦軸結構，因此具有更好的速度控制特性和改善的起動性能，但加速性能不如定軸結構。發動機的重量和體積減小，壽命和可靠性提高。壹般發動機的油耗是0.36kg/kWh，和活塞式發動機差不多。轉子葉片由復合材料制成，使用壽命比金屬葉片大大提高，達到3600小時左右。翼型不再借鑒固定翼飛機，而是專門為直升機開發的，即二維曲線變化翼型。葉尖呈拋物線狀後掠。輪轂中廣泛使用彈性軸承，有些是鉸接的。高效、安全的涵道式尾槳已應用於尾槳。旋翼升阻比約為8.5，旋翼效率提高到0.7左右。機體的子結構也是由復合材料制成的，復合材料占機體總重量的比例通常約為10%，空重占直升機總重量的比例壹般為0.5。對於軍用直升機，尤其是武裝直升機，提出了抗子彈和抗墜毀的要求。美軍提出了MIL-STD-1290，已經成為軍用直升機的設計標準。為了滿足這些標準，軍用直升機采用了機組人員裝甲保護，並特別設計了抗墜毀的起落架、座椅和燃油系統。電子系統已經發展到半集成型。直升機使用大規模集成電路通信設備、綜合自主導航設備、綜合儀表、電子和機械混合控制機構等。船上的電子設備通過雙向數字數據總線連接，通過該總線可以發送和接收信息。直升機采用局部綜合座艙的混合布置。第壹代夜視系統的使用使直升機能夠在夜間飛行。這種先進的半綜合電子設備顯著增加了直升機的通信距離、導航距離和精度，減少了儀表數量，減輕了飛行員的工作量，使直升機能夠在地面和惡劣天氣/夜間條件下飛行，從而提高了直升機的整體性能。動態性能明顯提高。直升機升阻比達到5.4，全機振動級約為0.1g，噪聲級低於95dB，最大飛行速度達到300km/h..
現代直升機
20世紀90年代是直升機發展的第四階段，出現了集視覺、聲學、紅外、雷達於壹體的隱身設計的武裝偵察直升機。典型的機型有:美國的RAH-66和S-92，國際合作的“老虎”，NH90和EH101等。，被稱為第四代直升機。
這壹階段的直升機有以下特點:采用第三代渦軸發動機。這種發動機雖然仍采用自由渦軸結構，但采用了發動機先進的數字控制系統和自動監控系統，並與機載計算機管理系統集成，具有顯著的技術進步和綜合特點。第三代渦軸發動機的油耗僅為0.28kg/kWh，低於活塞發動機。其代表發動機有T800、RTM322、RTM390。葉片由碳纖維、凱夫拉爾等先進復合材料制成，葉片壽命無限。新型葉尖形狀很多，其中拋物線後掠和前掠後掠的BERP葉尖比較突出。這些新型葉片的共同特點是可以削弱葉片的可壓縮性效應，改善葉片的氣動載荷分布，降低旋翼的振動和噪聲，提高旋翼的氣動效率。球柔性無軸承輪轂已被廣泛使用。輪轂外殼和葉片連接部分采用復合材料，使結構更加緊湊，大大減輕了重量和阻力。旋翼升阻比達到10.5，旋翼效率0.8。這壹階段應用無尾反扭矩系統，具有操縱響應特性好、振動小、噪聲低的優點，不需要尾部傳動軸和尾部減速，大大減少了零件數量，從而提高了維修性。復合材料前所未有地廣泛應用於直升機。直升機開始采用復合材料主結構，復合材料的應用比例大大增加，通常占機身結構重量的30~50%。這壹時期民用直升機的空重/總重比約為0.37。高度集成的電子設備。計算機技術、信息技術和智能技術已經在直升機上得到應用，直升機電子設備正在向高度集成化方向發展。在此期間，直升機采用了先進的穩定和控制裝置，用電傳和光傳控制取代了常規控制系統，采用了先進的捷聯慣導、衛星導航設備和組合導航技術，先進的通信、識別和信息傳輸設備，先進的目標識別、瞄準和武器發射等火控設備，先進的電子對抗設備，采用了總線信息傳輸和數據融合技術，正在向傳感器融合方向發展。機上電子、火控、飛控系統通過冗余數字數據總線連接，實現信息共享。采用多功能集成顯示技術。用少量多功能顯示器代替大量單壹儀表，通過鍵盤控制顯示直升機的飛行信息。通信、導航、飛行控制、敵我識別、電子對抗、系統監控、武器火控等信息由中央計算機集成。使用這種先進的綜合電子設備，大大簡化了直升機駕駛艙和儀表板的布局，簡化了系統部件，大大減輕了重量。更重要的是，它大大減輕了飛行員的工作量，提高了直升機的質量和性能。全機升阻比達到6.6，振動級降至0.05g，噪聲級小於90 dB，最大速度可達350 km/h..
(2)
直升機的飛行原理
直升機頭上有壹個大螺旋槳，尾部有壹個小螺旋槳。小螺旋槳用來抵消大螺旋槳產生的反作用力。直升機發動機驅動旋翼提供升力，將直升機舉到空中。旋翼也可以帶動直升機傾斜改變方向。螺旋槳轉速影響直升機的升力，所以直升機可以垂直起降。
直升機的發明
1939年，美國人西科爾斯發明了第壹架直升機。機身造型和現在差別不大，依然被設計師采用。
直升機的使用
直升機之所以被廣泛使用，是因為它具有許多其他飛行器不能或做不到的優點。直升機可以垂直起降，不需要大型機場，主要用於國民經濟的各個部門，如觀光旅遊、消防救援、海上急救、緝私販毒、消防、商業運輸、醫療救助、通訊、噴灑農藥消滅害蟲、資源勘探等。世界直升機隊正在逐漸壯大。