在这架飞机上,切尔瓦使用铰链连接了叶片和转轴,以减弱旋翼叶片在周向不平衡风力条件下产生额外的力矩,并创造了对叶片进行动态控制的条件。这样的飞机实现了一定程度的垂直起降,但它仍需要滑跑。不过由于当时的技术限制,它非常难以控制——甚至切尔瓦自己也不相信这样的飞机能可靠飞翔,更加令人唏嘘的是,切尔瓦也因操纵飞机失事而丧生。
切尔瓦可谓是旋翼飞行控制机构的开创者,但纯粹的垂直起降自由飞翔尚需时日。航空界在等待一位不甘于跑道束缚的革新者,他便是现代直升机之父——伊戈尔·伊万诺维奇·西科斯基(Igor Ivanovich Sikorsky)。
03 现代直升机之父
伊戈尔·伊万诺维奇·西科斯基
1889~1972
1889年5月25日,西科斯基出生。像许多航空大佬一样,西科斯基从小就喜欢制作飞机模型,并在12岁的时候成功制作了一个橡皮筋动力的直升机。
青年时期西科斯基就读于圣彼得堡海军学院和基辅工学院。1908年,西科斯基从报纸上看到了莱特兄弟和飞机的照片,大受震撼,次年他便中断了基辅工学院的学习并转投当时欧洲的飞行中心巴黎,学习空气动力学。同年,学习能力超强的西科斯基便回到基辅开始试制航空器。
此时的西科斯基还是专注于固定翼飞机,并常常亲自试飞。在随后而来的第一次世界大战和俄罗斯内战中,西科斯基设计的飞机受到多方重用。不过战后的欧洲一片凋零,西科斯基深感难以施展拳脚,于是在1919年移民到了美国。
在大洋彼岸创造了许多辉煌成就之后,西科斯基没有忘记自己儿时的梦想,重新回归直升机的研制。此时的西科斯基有备而来,他改进了前人发明的机尾小旋翼,并完美的抵消了主翼的扭矩,彻底解决了直升机在空中打转的难题,并优化了主旋翼的控制方法——最终这种单旋翼带尾桨的设计也成为经典中的经典,至今仍是世界上最主流的直升机构型。
1939年9月14日,西科斯基的直升机VS-300升空了,具有良好的操控性和安全性,成为世界上第一架实用的直升机。随后VS-300的改进型R-4列装美国陆军,成为世界首架规模化量产的直升机。其主旋翼直径达11.58米,最大起飞重量为1152公斤,航程达320公里。
04 整机的受力平衡
直升机旋翼与生俱来就伴随着复杂性。从1907年科尔尼驾驶他的“飞行自行车”跌跌撞撞的离开地面,到1939年西科斯基娴熟的操纵VS-300飞行,时间已过去三十多年。反观此时的固定翼飞机,早已经历了多次洗礼,甚至催生出了喷气式飞机。
运动复杂且难以操控是旋翼机发展缓慢的最重要原因。例如,为了应对悬停状态下的空中打转,人们使用尾桨产生的反向推力抵消了主旋翼的扭矩,却发现在二者的共同作用之下产生了多余的合外力,于是旋翼机整机开始了横向漂移。