在過去80年的時間里，直升機的性能發(fā)生了質(zhì)的飛躍，在這些性能的背后，是技術實現(xiàn)方式和工作原理的變化。比如旋翼能夠適應更大轉速和空氣阻力，并不僅僅因為旋翼自身結構的優(yōu)化設計，而是旋翼材料從木質(zhì)變成了復合材料。復合材料槳葉的應用，不僅顯著改善了直升機的氣動性能，而且使直升機的適用性更佳，維護大為簡化，而最大的優(yōu)勢是復合材料槳葉比木質(zhì)材料槳葉表現(xiàn)出更好的疲勞性能，與壽命幾百小時的木質(zhì)槳葉相比，復合材料槳葉的壽命能夠達到上萬小時甚至無限壽命。
早期直升機槳葉側面剖視結構：1.前緣包皮；2、3.Z形梁；4.大梁；5.蒙皮；6.泡沫塑料；7.蒙皮；8.后緣條
與槳葉依靠新技術提升性能的實現(xiàn)方式相同的還有機身設計制造、動力傳動等關鍵技術的更迭，根據(jù)這些新技術運用的不同時間和型號，從20世紀30年代以來的直升機大致可分為4代：
圖注：直5直升機是第一代直升機的代表型號之一
第一代直升機的發(fā)展時間一般為20世紀30年代至60年代，其主要技術特征是:安裝活塞式發(fā)動機，震動和噪聲比較大；金屬、木質(zhì)混合式旋翼槳葉；機體為由鋼管焊接成的桁架式或鋁合金半硬殼式結構；裝有簡易的儀表和電子設備。第一代直升機最大平飛速度約200千米、小時，代表機型如蘇聯(lián)的米-4等直升機。
第二代直升機的發(fā)展時間為60年代以后，世界各主要航空技術強國發(fā)展了第二代直升機。主要技術特征是：動力系統(tǒng)由往復式活塞發(fā)動機更換為轉速更高、穩(wěn)定性更好、壽命更長的渦輪軸式發(fā)動機；由于發(fā)動機轉速的提升，旋翼原有的木質(zhì)槳葉難以承受更大的空氣阻力，所以木質(zhì)槳葉被更換為全金屬槳葉。機體仍然采用支架配鋁合金蒙皮的制造工藝，這被稱之為半硬殼式結構；與第一代直升機不同的是，第二代直升機開始采用最初的集成微電子設備，對于一些飛行數(shù)據(jù)的顯示更加精確。代表機型有米-8、“超黃蜂”等直升機。
第三代直升機的發(fā)展時間從70年代開始，是第三代直升機發(fā)展時期。第三代直升機的主要技術特征是：由于固定翼戰(zhàn)斗機采用的渦扇發(fā)動機技術不斷成熟，渦軸發(fā)動機也得到了相應的改進，發(fā)動機熱效能得到進一步提高。由于第三代直升機中出現(xiàn)了專門用于攻擊地面的武裝直升機，所以第三代直升機的機動性能與第二代直升機相比，已經(jīng)出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。為了實現(xiàn)更高的機動性，復合材料制造的槳葉被要求具有更強的彈性，于是采用了全新的制造工藝。直升機的槳葉不再是車工或軋制的產(chǎn)品，而是像裱糊工藝，將巨大的復合材料薄膜一層一層地貼上去，與槳葉一樣，第三代直升機的很多制作工藝已經(jīng)較第二代直升機發(fā)生了質(zhì)的變化。代表型號有“海豚”、“山貓”、“黑鷹”、“阿帕奇”等直升機。
圖注：科曼奇項目雖然最后下馬，但為我們探索并提供了21世紀中葉前軍用直升機的發(fā)展思路。
第四代直升機于90年代誕生，其主要技術特征是采用了熱效比更高的渦軸發(fā)動機，發(fā)動機風扇的材料也得到了升級，機身復合材料的應用比例進一步加大，操縱系統(tǒng)從原來的連桿式液壓助力操控，變成了電傳動操控，飛行員只需對飛機發(fā)出各種目的性指令，而在完成動作時的各種細節(jié)動作處理，由計算機根據(jù)周圍環(huán)境感知數(shù)據(jù)自主判斷完成，這樣使飛行員的培養(yǎng)訓練變得越來越簡單，四代直升機的代表型號有“科曼奇”、NH-90、卡-52等直升機。
根據(jù)對于近年來技術發(fā)展趨勢的分析，未來20年內(nèi)，新研制直升機的戰(zhàn)技指標與現(xiàn)有第四代直升機相差不大，主要變化是很多先進部件采用的技術逐漸從成長期向輻射期轉變，以前昂貴的材料和設備變得越來越成熟廉價，這也將導致先進直升機能夠被大量生產(chǎn)，運用在更多領域。
劉曉峰：裝備專家，長期從事武器裝備論證、預研制工作，主持軍工企業(yè)省部級重點項目1項，為國防裝備建設提供決策性重要參考1項，參與新一代裝備關重件試制工作2項，為裝備研制和使用部門提供重要建設性改進意見并得到采納2項，擁有行業(yè)內(nèi)著作1部，在《坦克裝甲車輛理事會論文集》發(fā)表裝備發(fā)展規(guī)劃論文1篇。
出品：科普中國
作者：劉曉峰
策劃：金赫
監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部
來源： 科普中國-軍事科技前沿
