|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
技术历史、技术、我们身边的事物
直升机。 发明和生产的历史
直升机是一种旋翼飞行器，其中飞行所有阶段的升力和推进（驱动）力由一个或多个发动机驱动的一个或多个主旋翼产生。
在它出现近四十年后，这架飞机在空中占据了至高无上的地位。 在此期间，有翼飞行器的速度和承载能力成倍增长，从笨拙的胶合板“什么”变成了强大的喷气式帅哥，体现了人类思想最先进的技术成果。 然而，尽管有所有优点，但任何飞机都有一个重要的缺点——为了留在空中，它必须不断地以足够高的速度在水平面上移动，因为它的机翼升力直接取决于移动速度. 因此需要起飞和着陆运行，将飞机链接到机场。 同时，经常需要一种具有不依赖于飞行速度的升力、能够垂直起降、并且能够在空中“悬停”的飞行器。 经过长时间的设计搜索，这个利基市场被旋翼机 - 直升机占据。 直升机拥有飞机固有的所有飞行品质，此外，它还具有许多显着的特殊特性：它可以在没有初步起飞的情况下从一个地方起飞，在所需的高度上一动不动地悬挂在空中，逐渐进入所有方向，在任何方向转弯，如向前移动时和悬停期间； 终于，他不用再跑就可以降落在一个小平台上。 由于直升机的理论比飞机的理论复杂得多，因此制造具有这些特性的复杂装置被证明是一项极其困难的任务。 在直升机开始对空中充满信心并能够与飞机分担空中运输问题之前，许多设计师经过多年的努力工作。 第一架旋翼飞机（直升机和旋翼机）几乎与第一架飞机同时出现。 1907 年，法国宝玑和里歇的四旋翼直升机首次能够从地面起飞，将一个人举到一个人的上方。 之后，许多发明者提出了各种直升机设计。 他们都有一个复杂的多旋翼方案，其中几个螺钉用于将设备保持在空中，还有几个螺钉将其推向正确的方向。 单旋翼方案（我们这个时代 90% 的直升机都属于这种方案）起初并没有被任何人认真考虑。 她是真的吗？ 用一个螺钉将设备提升到空中 - 仍然可以。 但是如何告诉他水平平移运动呢？ 如何管理它？ 那些精通空气动力学的发明者指出了单转子方案的另一个主要缺点 - 存在反应力矩。 事实是，当主旋翼由刚性连接到吊舱的发动机驱动时，吊舱不得不旋转螺旋桨本身而不是（在相反方向）设备主体。 似乎只有在直升机设计中使用几个反向旋转的主旋翼时，才有可能使喷射力矩瘫痪。 此外，这些螺钉既可以彼此分开放置（纵向和横向方案），也可以位于同一轴上——一个在另一个下方（同轴方案）。 多螺钉方案的其他优点也浮现在脑海中。 毕竟，有几个控制螺钉，更容易将汽车引导到正确的方向。 但很快事实证明：直升机的螺丝越多，问题就越多——即使用一个螺丝计算设备也是一项非常困难的任务； 事实证明，考虑到许多螺旋桨的相互影响通常是不可能的（至少在 XNUMX 世纪上半叶，当时空气动力学才刚刚起步，螺旋桨的理论才刚刚开始形成）。 俄罗斯发明家鲍里斯·尤里耶夫为克服其中许多问题做出了重大贡献。 当他还是莫斯科高等技术学校的学生并且是俄罗斯著名科学家茹科夫斯基的航空界的活跃成员时，他做出了他最重要的发现。 Yuryev 对单旋翼方案感兴趣，首先问自己一个问题：如何告诉直升机朝着正确的方向前进？ 如前所述，XNUMX 世纪初的大多数发明者确信，为此不仅需要为设备配备转子，还需要配备螺旋桨。 然而，通过对许多不同型号的试验，尤里耶夫发现，通过倾斜主旋翼轴，无需制造特殊的水平推力螺旋桨，就可以获得良好的水平飞行速度。 直升机的平移运动也可以通过向前倾斜设备主体来实现。 在这种情况下，大螺杆的作用力分解为两种力——升力和推力，装置开始向前移动。 并且设备的倾斜度越大，飞行速度就越大。 下一个问题是如何平衡作用在机舱上的反应力矩。 Yuryev 建议，这可以通过位于直升机尾部并由轻型齿轮驱动的小型螺旋桨最容易地实现。 由于尾桨产生的力施加在长臂上（相对于设备的重心），它的作用很容易补偿反作用力矩。 计算表明，这将占用发动机功率的 8-15%。 Yuryev 进一步提议使这种螺旋桨的叶片具有可变螺距。 通过增加或减少这些叶片相对于旋转平面的倾斜角度，可以增加或减少这种螺旋桨的推力。 在高推力的情况下，尾桨必须克服主旋翼的反作用力矩并将吊舱转向正确的方向。
但最大的困难是建立一个可靠的控制系统。 飞行员必须拥有可以让他快速改变机器相对于所有三个轴的方向的设备：也就是说，相对于垂直轴在任何方向上转动它，上下倾斜身体，以及左右滚动。 用一个小尾桨解决了转向问题。 如前所述，要做到这一点，使其叶片可转动并将其旋转机构与方向舵连接就足够了。 但是如何确保相对于纵轴和横轴的可控性呢？ 最简单的方法是再安装两个尾旋翼，将其放置在距机器重心一定距离的控制台上，并将直升机转向飞行员所需的方向。 在这里，螺杆 1 起到补偿反作用力矩的作用，同时也起到舵的作用； 螺旋桨 2 滚动，其作用类似于副翼（飞机机翼的翘曲平面），螺旋桨 3 用作一种电梯。 但是这个系统，除了过于复杂之外，还有一个缺点是它使直升机在飞行中非常不稳定。 尤里耶夫开始思考这个问题：是否有可能安排主旋翼，让他自己创造控制直升机所需的两个时刻？ 对它的探索于 1911 年结束，发明了直升机历史上最杰出的设备之一——斜盘的创造。
这台机器的操作原理非常简单。 每个螺旋桨叶片在旋转过程中描述一个圆圈。 如果主旋翼桨叶相对于它们的纵轴是可移动的，这样它们就可以改变与旋转平面的倾斜角，那么直升机的运动就可以很容易地得到控制。 确实，如果它所勾勒出的圆的一部分通过安装角度大的叶片，而另一部分通过安装角度较小的叶片，那么显然一方面推力会更大，另一方面推力会更小，并且主转子（以及整个机器）将朝适当的方向转动。 斜盘只是提供了刀片的必要安装。 为此，在万向架悬架的主转子轴上安装了一个环，在铰链的帮助下，将皮带连接到转动叶片的杠杆上。 环与传动轴一起旋转。 它从两侧被一个固定的圆环覆盖，自由地坐在上面。 最后一个环可以通过转向杆自由旋转，并在两个平面上任意倾斜。 在这种情况下，内环在固定环内旋转的同时也倾斜。 很容易看出，在这种情况下，内圈会在一圈内完成一个完整的摆动，这反过来又会导致与之相关的每个叶片摆动：它们都会在安装过程中将安装角度从某个最小值变为最大值革命。 这些角度将取决于与控制杆相关的固定环的倾斜度。 如果飞行员需要将他的汽车转向任何方向，他必须将斜盘的外环指向那个方向。 在这种模式下，每个叶片的倾斜角度独立于其他叶片改变。 但是制作起来很容易，因此如果有必要，斜盘可以同时改变所有叶片的安装角度。 这是必需的，例如，在称为自转的模式下发生电机故障时，在气流的影响下，坠落直升机的螺旋桨开始自发旋转，就像降落伞一样。 与此同时，直升机似乎在计划中（在自然界中，这种效果可以在落下的枫树种子中观察到）。 要做到这一点，使斜盘云台沿螺旋桨轴滑动（从上到下）就足够了。 升高或降低斜盘，飞行员立即将所有螺旋桨叶片向一个方向转动，从而增加或减少安装角度或使其为负（即能够向相反方向旋转，这正是自转时所需要的） . 因此，到 1911 年，莫斯科高等技术学校的一名 22 岁的学生鲍里斯·尤里耶夫（Boris Yuryev）总体上开发了单旋翼直升机的整个方案。 他不能申请专利，因为他没有钱买它。 1912年，根据尤里耶夫的项目，莫斯科高等技术学校的学生组装了一架全尺寸的非飞行直升机模型。 在同年在莫斯科举行的国际航空和汽车展览会上，这款车型获得了一枚小金奖。 然而，学校没有资金建造一台工作机器。 不久之后开始的第一次世界大战和内战使尤里耶夫在他的项目上的工作分心了很长一段时间。
与此同时，多旋翼直升机的模型继续出现在其他国家。 1914 年，英国人芒福德制造了他的直升机。 它是第一个以平移速度飞行的。 1924 年，法国人埃米申第一次在封闭的圆圈内驾驶他的直升机。 与此同时，担任 TsAGI 实验空气动力学部门负责人的 Yuryev 试图实施他的单旋翼方案。 在他的领导下，Alexei Cheremukhin 建造了第一架苏联直升机 1-EA。
这台机器有两个尾螺钉和两个 Ron 电机，每个电机的功率为 120 hp。 每个。 它还首次配备了斜盘。 1930 年的第一次测试取得了出色的结果。 切列穆欣驾驶的直升机自信地从地面升起，轻松地翱翔到了数百米的高度，在空中自由地描绘着八字等复杂的图形。 1932 年，Cheremukhin 将这架直升机飞到了 605 m 的高度，从而创造了绝对的世界纪录。 然而，这架直升机还远非完美。 他很不稳定。 主旋翼被制成刚性的（叶片没有改变飞轮），这使得它的工作不能令人满意。 随后，开发和建造了其他模型。 1938 年，在布拉图欣的领导下，第一架苏联双旋翼直升机 11-EA 的横向方案诞生了。 但总的来说，在 30 年代，直升机工业在苏联没有得到国家支持。 当时盛行的理论是，无论从速度还是从承载能力上来说，飞机都比直升飞机完美的多，直升飞机只是个昂贵的玩具。 直到 1940 年，尤里耶夫才艰难地获得了创建一个由他领导的特殊设计局的许可。 很快就背负了大量的教学工作，他将系的领导权交给了伊万·布拉图欣。 一年后，战争开始了，完美直升机的制造再次被无限期推迟。 当时，德国是直升机行业的领导者。 才华横溢的设计师 Fokke 在 30 年代创造了几架完美的双旋翼横向直升机。 1937 年，他的 FW-61 直升机创造了世界纪录：高度 - 2439 m，速度 - 123 km / h 和航程 - 109 km 飞行。 1939 年，新型 Fokke 直升机达到了 3427 m 的高度，1941 年他的 FA-223 机器小批量推出。 战争结束了它的发展，但 Focke-Wulfs 长期以来的成功将设计师的注意力吸引到横向方案上。
事实上，单旋翼方案仍然确立了自己在直升机行业的主导地位，这是美国飞机设计师伊戈尔·西科斯基（Igor Sikorsky）的一大优点。 （他是俄罗斯人，1919 年移居美国，并于 1923 年在这里创立了他的西科斯基公司。）在他的一生中，西科斯基开发了数十种型号的飞机，但直升机的发明使他享誉世界。 是他首先将经典的单螺杆 Yuryev 方案完美地呈现出来。 西科斯基于 46 年制造了他的第一架 S-300 (VC-1939) 直升机。 他立即放弃了通过计算确定设备所有参数的想法，并决定制造一种直升机，在飞行测试期间可以轻松地进行设计更改。 他的车有一个明显原始的外观：一个简单的机身以钢管桁架的形式组装起来，飞行员坐在发动机前的一把小椅子上。 来自小型 65 马力发动机的推进力。 它通过皮带传送到变速箱，从中驱动一个三叶片和三铰链的主旋翼，设计简单。 尾部单叶尾桨安装在一个长箱形梁上。
第一次测试已经揭示了许多设计缺陷。 由于计时不正确，十字盘的工作非常糟糕； 正因为如此，直升机没有很好地服从方向盘，在举升时摇晃。 最后，它倾覆并严重破裂。 然后西科斯基放弃了斜盘，引入了三个尾螺钉（从而实现了尤里耶夫的早期方案，也就是上面提到的）。 在这种设计中，直升机表现出良好的操控性。 1940 年 XNUMX 月，西科斯基在布里奇波特当着美国飞行员的面公开展示了他的后代。 他的车给在场的人留下了深刻的印象：直升飞机上下、左右、后退自由自如，一动不动地盘旋，原地转身。 这架直升机只有一个缺点——它固执地不想向前飞。 花了几个月的时间才找出他“固执”的原因。 事实证明，主旋翼产生的空气涡流对尾桨的运行产生了强烈的影响，因此在高速时它们拒绝工作。 随着尾桨移出主旋翼的射程，VS-300 的机动性和控制性立即得到显着提高。 总的来说，VS-300 对西科斯基来说非常重要。 在为期两年的试飞中，对多种控制系统、各种类型的螺旋桨和结构进行了测试，最终确定了直升机的外形。 对原始模型进行的结构改进数量非常多，以至于到 1942 年，只有飞行员座椅、机身中央部分、油箱和主起落架的两个轮子保留了以前的直升机。 由于这些测试，以下直升机的创建变得更加容易。 很快，美国空军司令部命令西科斯基研制一种可用于火控和通信的军用直升机。 新样品被命名为 VS-316 (S-47)。 第一台机器的许多故障使设计师相信斜盘对于单螺杆回路是绝对必要的。 这次机器的设计非常谨慎，这预先确定了模型的成功。 1942 年 XNUMX 月，成品直升机的飞行测试开始了。 XNUMX 月，这辆车已经向军方展示。 掌舵的试飞员查尔斯·莫里斯（Charles Maurice）能够展示旋翼飞机的巨大能力。 它在惊讶的观众头顶盘旋，起飞又降落在原来的位置——正好进入轮子的凹槽，向前、向后、向侧面移动，在原地转身。 然后他用一根特制的管子提起装着鸡蛋的绳袋，把它带到另一个地方，放下它，一个也没有折断。 还展示了其他特技，例如，一名乘客在绳梯上下降和上升到悬停在地面上的直升机。 现在这当然不足为奇，但在当时却是一种好奇，令世间将领惊叹不已。 在场的一位高官惊呼道：“这玩意儿马能做的都可以！” 著名的英国试飞员布里承认：“我们见证了奇迹。” 最后，莫里斯展示了巡航速度 - 大约 130 km / h，从地面上升 1500 m，然后在发动机关闭的情况下自转着陆。 1942年316月，VS-4被美国陆军采用，命名为XR-130并投入量产。 总共建造了1944架这样的直升机。 XNUMX 年，它们首次在缅甸的战斗条件下进行了测试。 这里的战争是在丛林中，直升机是唯一适合补给部队的交通工具。 日军战机对低速“转盘”展开了真正的追捕，但一个都没有击落——有一点危险，直升机就紧贴地面，躲在树丛之间，轻松躲过了战斗。 1943 年，西科斯基公司发布了一款新的 XR-5 直升机，其特点是速度和有效载荷要大得多。 首次为它开发了一种特殊的直升机发动机。 由于战争结束，国防部取消了订单，因此共制造了 65 台此类机器。 同时，在 1944 年，西科斯基已经准备好新型号 - S-49（共生产了 229 架）。 战后，直升机开始在世界范围内迅速普及。 西科斯基并没有长期垄断他们的生产，因为只有在美国 300 家公司开始开发他们自己的旋翼飞机模型。 然而，西科斯基比他们有重要的优势——成熟的设计和成熟的生产。 尽管竞争激烈，他的公司不仅蓬勃发展，而且扩大了生产。 1946 年，他开发了 S-51 车型（共生产了 554 辆），在军事和经济领域都得到了最广泛的应用。 这架直升机是第一架配备自动驾驶仪的直升机，极大地方便了控制。 然而，最大的成功来自于 S-55 Chickasaw (1949) 和 S-58 Seabat (1954) 直升机。
仅在西科斯基工厂组装了 1828 架第一型直升机和 2261 架第二型直升机。 此外，不同国家的许多公司已经获得了生产许可证。 1952 年，两架 S-55 首次飞越大西洋（其中一架在航空母舰的甲板上加油）从美国飞往欧洲。 S-58 被公认为第一代最好的直升机。 它也成为了西科斯基本人的“绝唱”。 1957 年，这位 68 岁的设计师辞去了公司的领导职务。 在这些年里，苏联直升机的发展如火如荼。 战后，尤里耶夫设法组织了两个新的设计局：负责开发单旋翼直升机的米哈伊尔·米尔和选择同轴方案的尼古拉·卡莫夫。 雅科夫列夫设计局也加入了直升机的设计工作。 Bratukhin 继续他的横向直升机工作。 1946年，他的G-3直升机出现了。 1947 年，他生产了他的第一架 Ka-8 Kamov 直升机。 但是，当 40 年代末公布了最佳苏联模型竞赛时，根据 Yuryev 的单旋翼方案制造的 Mil Mi-1 直升机赢得了比赛。 1951年投入生产。 作者：Ryzhov K.V.
▪ 超深井钻井 ▪ 电影院 ▪ 马桶
昆虫空气捕捉器
01.05.2024 太空碎片对地球磁场的威胁
01.05.2024 散装物质的固化
30.04.2024
▪ DNA电子签名
www.diagram.com.ua |
我们推荐有趣的文章 部分 
查看其他文章 部分 
科技、新电子最新动态：
本页所有语言