直升机是不是模仿竹蜻蜓(竹蜻蜓里的大秘密)

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AC311直升机飞进南京航空航天大学

近日,航空工业正在开展直升机万里行的活动,AC311直升机首次飞进各大高校,诚邀众多学子加入发展民族直升机的“朋友圈”,助力他们圆梦蓝天。这也开创了国内直升机首次进高校招聘的先河。而提起人类的飞行史,很多人首先会想到固定翼飞机。但实际上,早在我们更熟悉的飞机出现之前,科学家和发明家就想象出了直升机。

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中国公元前广泛流传的玩具竹睛蜒便是旋翼直升机的起源。18世纪,竹蜻蜒传入欧美,启发了欧美人利用旋翼的升力使航空器升空的设想。

《大英百科全书》记载道:这种称为“中国陀螺”的“直升机玩具”其实在15世纪中叶,就已经传入了欧洲,谁知道后来,正是这种玩具激发了发明家们创造的灵感,制造出这种特殊的飞行器直升机呢?

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尽管,现代直升机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像竹蜻蜓的叶片,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直升机是不是模仿竹蜻蜓(竹蜻蜓里的大秘密)(5)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。

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在《简明不列颠百科全书》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。

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达·芬奇绘制的直升机想象图

之后,意大利人在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。

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它是一个用上浆亚麻布制成的巨大螺旋体

看上去好像一个巨大的螺丝钉

在达·芬奇时代流行的旋转玩具可能引发了这位大发明家的设计灵感,这种飞机器由四个人操纵,他直升机是不是模仿竹蜻蜓(竹蜻蜓里的大秘密)(10)建议以旋转一绕垂直轴的螺旋面来达到垂直的飞行。

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。

事实上,达·芬奇称自己的发明也只是提供一个直升动力,而不是真正能工作的飞机。西方人都说,这是最早的直升机设计蓝图。

尽管现代科学家认为达·芬奇设计的“直升机”可能永远不会起飞,但这一设计仍旧是达·芬奇最著名的发明之一。

直到今天,人们还将达·芬奇视为旋翼直升机概念的鼻祖。

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而世界上第一个真正制造出载人直升机的人,是法国利济厄市的工程师保罗·科努(Paul Cornu)。

科努小时候就喜爱搞小发明,尤其对莱特兄弟的飞行器研究特别感兴趣,希望有一天也能够像他们那样设计出自己的飞行器,像蜻蜓和小鸟一样在蔚蓝的天空上自由地飞翔。长大以后,科努全身心地投入到了飞机的研制工作中,追寻自己蔚蓝色的飞天梦。

因此1906年,保罗·科努就开始实施他的直升机发明计划。他设计出了飞机的两副旋翼,又在旋翼上安装了桨叶,再用钢管做成飞机的主构架,而后又安装了驾驶员座椅、发动机、水箱、油箱等。

1907年8月,他制造出了世界上第一架载人直升机。

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虽然科努的飞机虽然只飞离地面0.3米,飞行时间也仅有20秒,但是,却被认为是第一次直升机载人飞行。

而进入20世纪直升机是不是模仿竹蜻蜓(竹蜻蜓里的大秘密)(13)30年代之后,直升机在技术上出现了重大突破。

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1936年,德国人福克·沃尔夫在对早期直升机进行多方面改进之后,制造出来一架FW-61直升机。

经过多次成功地进行飞行表演,该机创造了垂直飞行等多项世界纪录,从而成为了世界上第一架能够在空中盘旋的直升机。

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双旋翼横列式FW-61直升机

1938年,他又制出来一架能控制飞行的双旋翼横列式FW-61直升机。

由德国姑娘汉纳赖奇驾驶,成功地从柏林飞到伦敦,震惊了航空界。

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单旋翼直升机VS-直升机是不是模仿竹蜻蜓(竹蜻蜓里的大秘密)(18)300

1939年,美籍俄人伊戈尔·伊万诺维奇·西科尔斯基成功地研制出单旋翼直升机VS-直升机是不是模仿竹蜻蜓(竹蜻蜓里的大秘密)(19)300,使其成为了一种比较成功的新型直升机,并为后来直升机的发展指明了方向。

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1940年,他又在此基础上研制出改进型VS-316直升机,这种新型直升机被美国陆军采购,成为世界上最早的军用直升机。

从此,直升机便在大西洋两岸迅速发展起来。它不需要机场跑道,能垂直起飞和着陆,并能前飞、后飞、侧飞,人们称它为“不要机场的飞机”。

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20世纪40年代后美国沃特·西科斯基公司研制的一种2座轻型直升机R-4,这是世界上第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。

二战期间便制造了几百架。在设计上,它的特性与皮塞克基的PV-2类似,同样是使用一个大型主旋翼和一个小型垂直尾翼(只是其中一个),所产生的导向力也与绝大多数现代直升机毫无差异。

R-4问世的重要意义在于让直升机的应用成为一种可能,此后直升机技术日益成熟并广泛应用于人类活动中。之后,人们又研制出了目视、声学、红外及雷达综合隐身设计的武装侦察直升机。

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西科斯基S-97直升机

如今,世界直升机事业发展迅速,机型种类众多,这些直升机运行在军事战争、空中指挥、紧急救援、快速搜捕、维护社会治安秩序、反恐反暴、处置突发事件及农业、地质、海洋、林业、防火等各个领域,为人类的经济发展提供着便利、快捷的无可比拟的服务。

而现在常规直升机受自身构型的影响,飞行速度、航程等受到较大限制。直升机是不是模仿竹蜻蜓(竹蜻蜓里的大秘密)(24)300千米/时几乎是常规直升机的速度极限。

因此,研制大速度、高机动性以及大航程、可满足快速反应、远距大载重等需求的高速直升机,则是未来直升机发展的趋势!相信随着科技的进步,直升机的功能会日益完善,并在人们生活中扮演着更为重要的角色!

作者:臧 航

排版:臧 航

编审:李美静

监制:王 兰

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