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    義大利人達芬奇在1483年提出了直升機的設想並繪製了草圖。

    19世紀末,在義大利的米蘭圖書館發現了達芬奇在1475年畫的一張關於直升機的想象圖。這是一個用上漿亞麻布製成的巨大螺旋體,看上去好象一個巨大的螺絲釘。它以彈簧為動力旋轉,當達到一定轉速時,就會把機體帶到空中。駕駛員站在底盤上,拉動鋼絲繩,以改變飛行方向。西方人都說,這是最早的直升機設計藍圖。

    人類第一架直升機

    1907年8月,法華人保羅?科爾尼研製出一架全尺寸載人直升機,並在同年11月13日試飛成功。這架直升機被稱為“人類第一架直升機”。這架名為“飛行腳踏車”的直升機不僅靠自身動力離開地面0.3米,完成了垂直升空,而且還連續飛行了20秒鐘,實現了自由飛行。

    保羅?科爾尼研製的直升機帶兩副旋翼,主結構為一根V形鋼管,機身由V形鋼管和6個鋼管構成的星形件組成,並採用鋼索加強,以增加框架結構的剛度。V形框架中部安裝一臺24馬力的 Antainette 發動機和操作員座椅。機身總長6.20米,重260千克。V形框架兩端各裝一副直徑為6米的旋翼,每副旋翼有2片槳葉。

    世界上第一種試飛成功的直升機

    1938年,年輕的德國姑娘漢納賴奇駕駛一架雙旋翼直升機在柏林體育場進行了一次完美的飛行表演。這架直升機被直升機界認為是世界上第一種試飛成功的直升機。

    1936年,德國福克公司在對早期直升機進行多方面改進之後,公開展示了自己製造的FW-61直升機,1年後該機創造了多項世界紀錄。這是一架機身類似固定翼飛機,但沒有固定機翼的大型雙旋翼橫列式直升機,它的兩副旋翼用兩組粗大的金屬架分別向右上方和左上方支起,兩副旋翼水平安裝在支架頂部。槳葉平面形狀是尖削的,用揮舞鉸和擺振鉸連線到槳轂上。用自動傾斜器使旋翼旋轉平面傾斜進行縱向操縱,透過兩副旋翼朝不同方向傾斜實現偏航操縱。旋翼槳葉總距是固定不變的,透過改變旋翼轉速來改變旋翼拉力。利用方向舵和水平尾翼來增加穩定性。FW61旋翼轂上裝有周期變距裝置,在旋翼旋轉過程中可改變槳葉槳距。還有一根可變動槳距的操縱桿來改變旋翼面的傾斜度,以實現飛行方向控制。FW61就是靠這套週期變距裝置和操縱桿保證了它的機動飛行。該機旋翼直徑7米。動力裝置是一臺功率140馬力的活塞發動機。這是世界上第一架具有正常操縱性的直升機。該機時速100~120公里,航程200公里,起飛重量953千克。

    第一架實用直升機

    1939年春,美國的伊戈爾?西科斯基完成了VS-300直升機的全部設計工作,同年夏天製造出一架原型機。這是一架單旋翼帶尾槳式直升機,裝有三片槳葉的旋翼,旋翼直徑8.5米,尾部裝有兩片槳葉的尾槳。其機身為鋼管焊接結構,由V型皮帶和齒輪組成傳動裝置。起落架為後三點式,駕駛員座艙為全開放式。動力裝置是一臺四氣缸、75馬力的氣冷式發動機。這種單旋翼帶尾槳直升機構型成為現在最常見的直升機構型。

    自首次繫留飛行以來,西科斯基不斷對VS-300進行改進,逐步加大發動機的功率。1940年5月13日,VS-300進行了首次自由飛行,當時安裝了90馬力的富蘭克林發動機。

    世界上第一種投入批生產的直升機

    R-4是美國沃特-西科斯基公司20世紀40年代研製的一種2座輕型直升機,是世界上第1種投入批次生產的直升機,也是美國陸軍航空兵、海軍、海岸警衛隊和英國空軍、海軍使用的第一種軍用直升機。

    該機的公司編號為VS-316,VS-316A。美國陸軍航空兵的編號為R-4,美國海軍和海岸警衛隊的編號為HNS-1,英國空軍將其命名為“食蚜虻”1(Hoverfly1),英國海軍將其命名為“牛虻”(Gadfly)。

    早期的活塞式發動機和木質槳葉直升機

    在20世紀40年代至50年代中期是實用型直升機發展的第一階段,這一時期的典型機種有:美國的S-51、S-55/H-19、貝爾47;蘇聯的米-4、卡-18;英國的布里斯托爾-171;捷克的HC-2等。這一時期的直升機可稱為第一代直升機。

    貝爾47是美國貝爾直升機公司研製的單發輕型直升機,研製工作開始於1941年,試驗機貝爾30於1943年開始飛行,1945年改名為貝爾47,1946年3月8日獲得美國民用航空署(CAA)的適航證,這是世界上第一架取得適航證的民用直升機。該機是單旋翼帶尾槳式佈局、兩葉槳葉的蹺蹺板式旋翼。旋翼下面有穩定杆,與槳葉呈直角。普通的自動傾斜器可進行總距和週期變距操縱。尾梁後部有兩個槳葉的全金屬尾槳。

    卡-18是蘇聯卡莫夫設計局設計的單發雙旋翼共軸式輕型多用途直升機,於1957年年中首次飛行,此後不久投入批生產。採用兩副旋轉方向相反的3槳葉共軸式旋翼,槳葉為木質結構。裝1臺275馬力的九缸星形活塞式發動機。機身為鋼管焊接結構,具有輕金屬蒙皮和硬殼式尾梁。座艙內可容納1名駕駛員和3名旅客。採用四輪式起落架,前起落架機輪可以自由轉向。

    這個階段的直升機具有以下特點:動力源採用活塞式發動機,這種發動機功率小,比功率低(約為1.3千瓦/千克),比容積低(約247.5千克/米3)。採用木質或鋼木混合結構的旋翼槳葉,壽命短,約為600飛行小時。槳葉翼型為對稱翼型,槳尖為矩形,氣動效率低,旋翼升阻比為6.8左右,旋翼效率通常為0.6。機體結構採用全金屬構架式,空重與總重之比較大,約為0.65。沒有必要的導航裝置,只有功能單一的目視飛行儀表,通訊裝置為電子管裝置。動力學效能不佳,最大飛行速度低(約為200千米/小時),振動水平在0.25g左右,噪聲水平約為110分貝,乘坐舒適性差。

    渦軸發動機和金屬槳葉直升機

    20世紀50年代中期至60年代末是實用型直升機發展的第二階段。這個階段的典型機種有:美國的S-61、貝爾209/AH-1、貝爾204/UH-1,蘇聯的米-6、米-8、米-24,法國的SA321“超黃蜂”等。這個時期開始出現專用武裝直升機,如AH-1和米-24。這些直升機稱為稱為第二代直升機。

    這個階段的直升機具有以下特點:動力源開始採用第一代渦輪軸發動機。渦輪軸發動機產生的功率比活塞式發動機大得多,使直升機效能得到很大提高。第一代渦輪軸發動機的比功率約為3.62千瓦/千克,比容積為294.9千瓦/米3左右。直升機旋翼槳葉由木質和鋼木混合結構發展成全金屬槳葉,壽命達到1200飛行小時。槳葉翼型為非對稱的,槳尖簡單尖削與後掠,氣動效率有所提高,旋翼升阻比達到7.3,旋翼效率提高到0.6。機體結構為全金屬薄壁結構,空重與總重之比降低到0.5附近。已採用減振的吸能起落架和座椅。機體外形開始考慮流線化,以減小氣動阻力。直升機座艙開始採用縱列式佈置,使機身變窄。效能明顯改善,最大飛行速度達到200~250千米/小時,振動水平降低到0.15g左右,噪聲水平為100分貝,乘坐舒適性有所改善。

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