科技史上的今天 | 1907·11·13从“竹蜻蜓”到人类历史上第一架直升机

直升机，是人们飞向蓝天，实现飞行梦想的重要工具。在古代，就有先人开始研究如何飞行，最早的直升机设计思想就起源于我国古代。

1907年8月，法国发明家保罗·科尔尼研制出一架全尺寸载人直升机，并在同年11月13日试飞成功。这架直升机被称为“人类第一架直升机”。这架名为“飞行自行车”的直升机不仅靠自身动力完成了垂直升空，而且还连续飞行了20秒钟，实现了自由飞行。

◆人类历史上的第一架直升机

1907年11月13日，世界上第一架有人驾驶的直升机试飞成功。随着它的升空，该机的设计者保罗·科尔尼的名字被后世所牢记。科尔尼作为伟大航空先驱这一名号是后人“加封”的，1907年他尝试飞行时，身份还是自行车修理工，与未出道的莱特兄弟是同行。在11月13日那一天，科尔尼驾驶这架直升机进行了多次试飞，最好的一次，曾在1米以上的高度保持留空20秒，这是相当了不起的成绩，也被视为直升机技术发展史上一座辉煌的里程碑。

科尔尼的直升机主体结构为一根V形钢管，机身由V形钢管和6个钢管构成的星形件组成，前后各配置一副旋翼。发动机（24马力的8缸活塞发动机）和飞行员位于机体中部。发动机的动力通过两根皮带分别传递到前后旋翼，驱动它们以相反的方向旋转，这样可以抵消彼此产生的反扭矩，保持机身稳定。

科尔尼在控制问题上动了不少脑筋。他通过钢索控制两副旋翼的桨距（也就是桨叶相对于水平面的倾斜角度）来控制总升力的大小，这一点与后来的现代直升机如出一辙。直升机前后各有一片可以控制偏转的控制面，科尔尼希望它们可以引导旋翼的下洗气流，从而实现直升机的转向。

通过试验，科尔尼发现自己设计的操纵系统效果并不好，无法实现有效的可控飞行，当时又找不到更好的解决方案，不久他就放弃了这一设计。不过，科尔尼的尝试仍然值得纪念。2007年，法国航空航天博物馆专门制作了一架科尔尼直升机复制品，陈列在馆里供人参观。

◆中国竹蜻蜓为直升机发明提供了启示

中国的竹蜻蜓和意大利人达·芬奇的直升机草图，为现代直升机的发明提供了启示，指出了正确的思维方向，它们被公认是直升机发展史的起点。

竹蜻蜓又叫飞螺旋和“中国陀螺”，这是我们祖先的奇特发明。有人认为，中国在公元前400年就有了竹蜻蜓，另一种比较保守的估计是在明代（公元1400年左右）。这种叫竹蜻蜓的民间玩具，一直流传到现在。

现代直升机尽管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。

意大利人达·芬奇在1483年提出了直升机的设想并绘制了草图。

19世纪末，人们在意大利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。这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。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。西方人认为，这是最早的直升机设计蓝图。

◆世界第一架具有正常操纵性的直升机

1936年，德国福克公司在对早期直升机进行多方面改进之后，公开展示了自己制造的FW-61直升机，1年后该机创造了多项世界纪录。这架直升机被直升机界认为是世界上第一架真正意义上试飞成功的直升机。

FW-61直升机是一架机身类似固定翼飞机，但没有固定机翼的大型双旋翼横列式直升机，它的两副旋翼用两组粗大的金属架分别向右上方和左上方支起，两副旋翼水平安装在支架顶部。桨叶平面形状是尖削的，用挥舞铰和摆振铰连接到桨毂上，用自动倾斜器使旋翼旋转平面倾斜进行纵向操纵，通过两副旋翼朝不同方向倾斜实现偏航操纵。

FW-61的动力装置是一台功率140马力的活塞发动机。这是世界上第一架具有正常操纵性的直升机。该机时速100-120公里，航程200公里，起飞重量953公斤。

综合自《环球低空》、中国科学院物理所

来源: 江苏科技报