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中国直升机发展历史(一)
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中国直升机发展历史(一)

2013-05-06 08:59:02 来源:百度百科 浏览:3611

1、概述

直升机是旋翼航空器。它与固定翼航空器一飞机不同的是,依靠发动机驱动旋翼旋转产生升力,并通过特殊的传动机构改变升力的大小和方向,从而实现飞行。由于原理、技术途径与难度的不同,在世界航空史上,实用直升机的问世比飞机晚了30多年。但直升机的后发优势却十分强劲。

  中国的直升机工业是20世纪50年代中期开始起步的,比世界先进国家晚了将近20年。在以后51年的进程中,中国直升机工业经历了仿制、参照设计、自行研制、引进国外专利,进而实施多种模式的国际合作等发展阶段,这51年中,有成功的喜悦,也有失败的痈苦,诸多的坎坷使人不胜唏嘘,也引起人们深刻的思考,从而为今后的发展提供借鉴。

2、中国人的航空幻想昭示了直升机原理

  人类关于飞行的梦想源远流长,古已有之,无论中西,概莫能外。大量关于飞行的神话与传说,美丽而玄妙,对人们有极大的吸引力。古希腊与古罗马有驾战车飞行和羽衣飞行的传说;中国则有飞车、列子御风而行以及嫦娥奔月的故事,这无一不表达了人类对翱翔天空、凌云御风的渴望与遐想。

  人类渴望能够像小鸟一样自由飞翔:鸟儿只需拍拍翅膀就轻盈而起,遨游天空。这是多么美妙的事啊!

  “身无彩凤双飞翼,心有灵犀一点通”。人类虽然没有翅膀,但却有一个具有无限智慧与潜能的大脑,他们可

 

以想像并制造出自己的“翅膀”,运用这种“翅膀”同样可以使人类翱翔天空,甚至比鸟儿飞得更高、更快、更远。

  嫦娥奔月是中国古代着名的神话,“羿(音意,一穷国君)请不死之药于西王母,恒娥(即嫦娥)窃以奔月”(《淮南子·览冥训》)。1972年出土于湖南长沙马王堆一号汉墓的帛画上,绘有女子双手托月,这可能是发现最早的嫦娥奔月图。在中国神话传说中嫦娥原为帝俊妻(又一说为后羿之妻),因为偷吃不死药而飞升月宫变成蟾蜍,在宫中捣不死药。后演变为白兔捣药,故事多有演变,月宫有嫦娥、玉免、吴刚、桂树、桂花酒。

  自公元4世纪以来形成的敦煌壁画,绘有许多着名于世的“飞天”形象。这些都反映了古人见飞鸟而思飞,或幻想长有翅膀飞向蓝天的愿望。

  归纳起来,中国古代幻想的飞行方式基本有三:一是翅膀,象飞鸟一样飞翔;二是驾鹤或凤凰上天;三是神力(哪吒、孙悟空)。但这三种方式都是垂直起落的。古人的想像与现代直升机的飞行原理十分相似。

中国人发明的航空器械一一竹蜻蜓,被西方人称“中国陀螺”,堪称直升机的“始祖”。竹蜻蜓最早出现的年代已不可考。竹蜻蜓虽是小孩玩具,但它利用螺旋桨旋转而产生的的空气动力实现垂直升空,生动地揭示了现代直升机旋翼的基本工作原理。竹蜻蜓于14世纪传到欧洲,带去了中国人的创造。欧洲人将它作为航空器来研究和发展。“英国航空之父”乔治·凯利曾制造过几个竹蜻蜓,用钟表发条作为动力来驱动旋转,飞行高度曾达27米。可以说,竹蜻蜓对现代直升机的发展产生了重大影响。

3、中国直升机的启蒙阶段

  世界航空工业诞生于20世纪初,自1903年美国莱特兄弟发明世界第一架飞机之后,在1910年左右,美欧相继建立起航空工业。中国的清朝政府,从1910年起在北京南苑设厂制造飞机,1910年到1949年10月这40年中,中国政府也曾试图发展航空工业,并陆续建立一些飞机制造厂,仿制和自行设计制造了几种机型,但规模都不大。而世界直升机工业开始于20世界40年代。世界直升机之父一西科斯基的R—4直升机率先投入批生产,并交付美国陆军航空兵使用。

  1943年,西科斯基公司带着一架R—4直升机到中国昆明进行飞行表演。这是现代直升机第一次在中国天空飞翔。

  1945年春,美国陆军航空兵第14航空队的一个直升机中队进驻中国云南省,主要进行搜救工作。

  在1943年R—4直升机飞行表演现场,有一个观众深受触动,他就是当时昆明飞机制造厂的厂长朱家仁。

  朱家仁早年留学美国,1926年毕业于麻省理工学院航空工程系,次年回国,在上海虹桥飞机厂任工程技术人员。1930年春,朱家仁提出造飞机的想法,他取得了南京国民政府航空署的准许。1937年春,朱家仁设计制造完成了“苏州”号双翼教练机。

  1944年,朱家仁开始研制直升机。1948年他制造了“蜂鸟”甲型、乙型共轴式直升机各一架。1951年,朱家仁在台湾又制成了CJC—3纵列双旋翼直升机。但在飞行试验中出了事故。又经过三年的研究、试验和改进,1955年8月,朱家仁制成了CJC一3A型直升机。1956年3月9日,该机进行了飞行试验。朱家仁堪称中国研制直升机的第一人。

4、新中国决策创建直升机工业

  1956年10月16日是一个寻常的日子,却是中国直升机发展值得载入史册的日子。

  这一天,中国第一机械工业部航空工业局局长王西萍致电哈尔滨飞机厂厂长陆纲,向他宣布了同年9月2 4日航空工业局分党组的一项重要决定:航空工业局分党组根据各方面对直升机的需求,研究决定哈尔滨飞机厂和哈尔滨东安发动机厂制造苏联米—4直升机及其发动机。

  王西萍1914年12月生于山东乐陵。建国后,投身新中国航空工业的创建与发展。1952年8月7日,中央人民政府决定成立第二机械工业部,任命赵尔陆为部长兼航空工业局局长。调王西萍任航空工业局第一副局长,主持工作。1953年1月,航空工业局成立分党组,王西萍任分党组书记。1955年3月,中共中央正式任命王西萍任航空工业局局长。他还是第二机械工业部部党组成员,部长助理。

  王西萍为奠定航空工业的基础做了大量工作。他认真贯彻中共中央、国务院、中央军委关于航空工业建设的一系列方针政策,艰苦努力,提前完成了航空工业第一个五年计划,实现了由修理走向制造并开始向自行设计过渡,为航空工业的早期建设作出重要贡献。

  陆纲1913年9月27日出生于浙江省镇海县。1934年秋考入上海光华大学。1955年初,陆纲任第二机械工业部办公厅主任。同年9月被调任哈尔滨飞机厂厂长。到厂后,他刻苦钻研航空企业管理知识和制造技术,带领全厂干部职工克服重重困难,于1956、1957两年,使修理交付的图—2轰炸机产量创历史最好水平。

  1956年10月16日,人们把这一天作为中国直升机工业的创立日。

  新中国的建立,为中国航空工业包括直升机工业的创立和发展开辟了广阔的前景。

  曾经饱受帝国主义列强欺凌之苦的中国人民懂得,要不再受欺负,要自立于世界民族之林,必须发展强大的经济,建立强大的国防,建立独立自主的航空工业更是题中应有之义,它被列入了新生共和国的重要议事日程。毛泽东在1949年9月就提出,“我们将不但有一个强大的陆军,而且有一个强大的空军和强大的海军”。1949年3月,成立了中央军委航空局,1949年11月,中国人民解放军空军正式成立。

  中华人民共和国成立之后,政务院总理周恩来运筹帷幄,把创建航空工业提到了重要议事日程。

  1950年12月下旬,北京中南海西华厅,周恩来亲自主持会议,会议的主题是中国航空工业的创建和发展道路问题。

  参加会议者有:中国人民解放军代总参谋长聂荣臻、副总参谋长粟裕、空军司令员刘亚楼、重工业部代部长何长工,以及刚从东北电讯总公司调来北京筹建航空工业局的段子俊、中央人民政府财政经济委员会的沈鸿。

  此时,距离朝鲜战争爆发不过5个月,距中国人民志愿军渡过鸭绿江抗美援朝不过2个月,战事紧急:美军攻陷平壤,美机轰炸鸭绿江大桥;志愿军后援部队受阻;志愿军空军急需飞机,急需夺取制空权……

  1950年1月5日,空军司令员刘亚楼与重工业部代部长何长工联名向中央上报《关于航空工业建设意见》,重工业部设立了航空组。

  关于中国航空工业的发展道路,在抗美援朝战争开始以前,空军和重工业部曾经设想过,航空工业直接进入飞机的装配、制造(购买苏联的零部件),修理工作归空军负责,但战争的爆发,使形势发生了重大变化,使航空工业的创建迫在眉睫,对其发展之路也要重新考虑。

  经过连续几次会议讨论,最后,周总理在做会议结论,他指出:“中国航空工业的建设道路,要从中国的实际情况出发,我们是先有空军,而且正在朝鲜打仗,大批作战飞机需要修理。我国是有960万平方千米的国土、五六亿人口的国家,靠买人家的飞机,搞搞修理是不行的。因此中国航空工业的建设道路是先搞修理,由小到大,由修理走向制造。”这一结论,使中国航空工业从一开始就明确了创业发展的正确方向与道路。

  这条发展道路与西方航空工业发达国家所走过的道路很不相同。他们是先搞航空科学技术研究和教育,再搞研制、使用、发展改进、提高而不断循环。应该说,旧中国航空遗产本来就不多,加上一大部分移走台湾,留在大陆的所剩无几。如果新中国也按西方国家的道路亦步亦趋,一切从头做起,势必发展极为缓慢。航空技术从20世纪初取得重大突破,经过近50年时间已进入成熟阶段。后进国家既不可能亦无必要从头开始,而应当先买飞机使用,进而发展到自己制造,再发展到自行设计研制。

  周总理在这次会议上还做出了另一项重大决策,就是依靠苏联援助建设自己的航空工业。航空工业属于高技术范畴,新中国创建伊始,基础薄弱,工业科技水平都很低,要迅速建立自己的航空工业,必须借助外援,而且外援的唯一的选择是苏联。

  这次会后,周总理立即派遣以何长工为团长,段子俊、沈鸿为团员的代表团于1951年1月1日从北京出发,赴苏谈判。

  在莫斯科,中苏双方进行多次谈判。1月30日,谈判基本达成协议。经双方最高当局审议,2月19日草签了协议书。3月10日,苏联政府原则批准该协议书。1951年10月30日,中国驻苏大使张闻天与苏联外贸部副部长柯瓦利代表双方政府正式签署了《关于苏维埃社会主义共和国联盟给予中华人民共和国在组织修理飞机、发动机和组织飞机修理厂方面技术援助的协定》。这项协定包括,援建6个修理厂及其所需技术资料、设备、工具、材料和配件等,以及派遣专家、顾问,总金额为3000万旧卢布。

  这次赴苏谈判,争取到了苏联对中国航空工业建设的援助,对于中国航空工业的创建起到了至关重要的作用。

  1951年4月17日,中央人民政府军事委员会和政务院颁发了《关于航空工业建设的决定》,成立了以聂荣臻为主任,李富春为副主任的航空工业管理委员会,并在重工业部设立了航空工业管理局。此后在国家的统一规划下,航空管理局对接收的18个工厂进行整合调整,国家拨经费,调人员,并从苏联购买了一大批设备,中国航空工业有了初步的家底,也标志着航空工业的诞生。

  1952年8月17日,周恩来总理率代表团赴苏,与苏方商谈援助中国第一个五年计划建设问题,航空工业局副局长陈平是代表团成员。

  关于航空工业在第一个五年计划期间的建设问题,周恩来总理给予了特别关注。1952年8月27日,周总理在航空工业局报送航空工业第一个五年计划草案上做了修改,其要点是:

  航空工业在3—5年内应从修理阶段转向制造阶段,大量生产飞机和发动机,并扩大修理能力。计有:6大修理厂改建为制造厂,并另外新建一套飞机和发动机厂;建设5个修理厂给空军;建设7个仪表、附件、电器工厂,建设航空科学研究院和实验室。

  1952年11月,中方根据周总理修改的航空工业“一五”计划与苏方进行谈判。最后确定苏联援建航空工业项目为13个,这些项目是:其中包括着名的“6大厂”即:沈阳喷气歼击机制造厂。生产米格—17Ф型飞机;沈阳喷气式发动机制造厂,生产维卡—1Ф型发动机;南昌教练机制造厂,生产雅克—18型教练机;株洲活塞式发动机制造厂,生产并修理M—11型发动机;哈尔滨飞机厂,扩大其修理范围;哈尔滨东安发动机厂,扩大其修理范围。

  中国航空工业出色地完成了“一五”计划的既定目标。1954年7月,新中国制造的第一架飞机初教5在南昌升空。两年后又一个7月,喷气式歼击机歼5又在沈阳横空出世,使中国一举跨进了喷气时代。

  当航空工业基础初步确立、管理体系初步形成之后,在航空工业中建立直升机工业也水到渠成。因此,1956年10月16日开始创立中国直升机工业实属历史的必然。

5、新中国第一架直升机(直5)面世

  1956年,中国从苏联引进米—4直升机及其发动机AⅢ一82B制造技术,决定分别由哈尔滨飞机厂和哈尔滨东安发动机厂进行仿制,中国型号为直5和活塞7。

  米—4属于世界第一代直升机,由苏联着名直升机设计师米里主持于1951年设计、1953年研制成功并进入苏军服役的单桨式中型直升机,起飞重量7.25吨,最大载重1.5吨,最大平飞速度每小时185千米,实用升限5500米,航程520千米,其动力装置AШ一82B是气冷双排14缸星形排列的活塞式发动机,起飞功率1700马力。

  米里于1909年11月9日生于伊尔库茨克。他早年就读于伊尔库茨克工学院,后来转入新诺沃尔卡斯克航空学院,并于1931年毕业。毕业后,他在苏联中央流体动力研究院从事旋翼理论研究,在旋翼机和直升机空气动力学和飞行稳定性与操纵性领域取得了许多重大科研成果。他在1945年获技术科学博士学位。二战前和卫国战争期间,他研制了14种旋翼机和7种直升机。1947年12月成立直升机设计局,米里出任总设计师。由他主持设计的直升机有米—1、米—2、米-4、米-6、米—8、米一10、米一12等。

  米—4直升机可容纳14名士兵,是当时最优秀的直升机,由它创造了7项世界纪录并在国际博览会上获得了金牌。该机在苏联生产了3000余架。

  哈尔滨飞机厂和哈尔滨东安发动机厂地处哈尔滨市平房区,这块地方曾是日本帝国主义研究细菌武器的杀人工厂即“731”部队的所在地,日军曾在这里杀害了数千名无辜的中国同胞。1958年,哈尔滨飞机厂在修建职工宿舍挖地基时,曾掘出了满满三大卡车的白骨,这是日军杀人的铁证。

  建厂初期的平房,满目疮痍,一片荒凉,到处是断壁残垣。曾任该厂厂长的马真回忆当时在职工中流行的顺口溜:“一片荒草窝,人少兔子多,吃水摇辘轳,做饭砖支锅,刮风一身土,下雨水成河,耗子编队走,乌鸦来唱歌。”航空工业的创业者们,就是在这样的一片土地上,建立起两座现代化的航空工厂。

  1953年,哈尔滨飞机厂5平方千米的建筑工地上,脚手架林立,建筑材料堆积如山,施工现场红旗招展,热火朝天。1955年秋,胜利完成第一阶段建厂任务,1957年工厂基本建成,一座崭新的现代化航空工厂展现在人们面前。

  哈尔滨发动机厂进行了为期4年的大规模基本建设,工厂规模有了很大扩展。据1956年底的统计,该厂占地149万平方米,其中厂区63万平方米,全厂机械设备790台。广大职工掌握了活塞式航空发动机修理技术和复杂零件制造技术。

  哈尔滨飞机厂厂长陆纲,为试制直5打好基础,先组织技术骨干,修理苏联的米—4直升机,熟悉直升机的结构特点、工艺分离面的划分以及各大部件的协调方法等。在1957年内制定了直5直升机的试制总方案。

  1958年1月,米—4直升机的技术资料和图纸到厂,陆纲即组织技术人员日夜兼程地进行翻译及学习消化。设计人员在25天内,描绘出25000张A4图纸,工艺人员用两个月完成了全机一千多套工装设计任务。1958年3月,航空工业局组织沈阳飞机厂和南昌飞机厂有经验的技术人员来哈尔滨帮助工作,进一步审定工艺方案和协调路线,特别对关键部件的试制方案进行了详细讨论。

根据中国技术进口公司和苏联对外经委总王程局签订的合同。1957—1958年苏联米—4专家组到达哈尔滨飞机厂,聘期两年,专家组共5人,其中3人来自喀山第14厂、1人来自米里设计局,1人来自自动倾斜器厂,组长为谢苗诺夫,他们的专业是旋翼、自动倾斜器,试飞和设计。专家组在厂期间传授了直升机设计、工艺和试飞等技术,培养了一支直升机设计、工艺队伍,指导建立直升机特有的旋翼,自动倾斜器、桨毂的生产车间。这个小而精的专家组的成员专业水平较高,对中国感情深厚,特别值得一提的是试飞专家尼古拉·任,他是一位华裔,工作认真负责,把中国视为第二祖国,贡献突出。

  直5直升机零批共制造5架。1958年11月24日装配完成第一架供静力试验的直升机,送沈阳飞机厂强度试验室进行了静力试验。12月10日,总装完成第二架供试飞用的直升机。

  12月14日下午4时,新中国生产的第一架直5直升机在试飞员钱广有、程绍英的驾驶下首飞成功。12月16日,举行直5试制成功祝捷大会,哈尔滨市委书记任仲夷为直升机飞行表演剪彩。

  哈尔滨东安发动机厂进行活塞7发动机试制。从1958年1月开始,在零件制造上,除株洲发动机厂协助制造汽缸部分的26种零件外,其余1500余种零件均在该厂制造。首台发动机于1959年3月制造完成,4月30日开始试车,7月5日完成400小时台架试车,证明国产发动机符合技术要求。

  在发动机试制中,遇到一个技术关键是工厂缺少试车的专用测功设备。工厂技术人员发挥了聪明才智,利用一台苏制发动机的前机匣,成功地设计制造了测功机匣,达到了测功的技术要求。

  为提请国家验收,直5直升机必须装国产发动机活塞7,哈尔滨两厂密切合作,在1959年进行了13个科目的地面试验,包括重心计算、发动机、操纵系统、旋翼颤振等。

  1959年11月28日至12月7日,试飞员钱广有、刘星祥对装有国产发动机的直5直升机进行了11小时31分的飞行试验,达到了合格要求。

  1959年12月19日,国家鉴定委员会颁发了直5及其发动机活塞7鉴定书,同意哈尔滨飞机厂和哈尔滨东安发动机厂分别进行直5及活塞7的批生产。

  中国第一架直升机及其发动机的试制成功,表明中国航空工业已掌握了直升机的制造技术,为今后直升机行业的发展奠定了技术基础。

  但是直5试制正逢1958年掀起的“大跃进”,受当时形势的影响,直5试制埋下了质量隐患的种子。

1960年11月14日—21日,国务院副总理、国防工办主任贺龙元帅,总参谋长罗瑞卿大将,空军司令员刘亚楼上将自朝鲜访问归来时视察了哈尔滨东安发动机厂、哈尔滨飞机厂、沈阳飞机厂和沈阳发动机厂,亲眼看到直5直升机、歼6飞机及其发动机质量问题严重,3年未向部队提供一架合格的直升机、飞机及其发动机,大批产品积压在厂的事实,十分震怒,严厉地批评了这4个工厂的领导人。

  贺龙元帅厉声批评说:“中央关于军工产品质量第一,在确保产品质量基础上求数量的方针为什么没有认真贯彻?全国人民不吃肉,不吃油,不吃苹果,勒紧裤带换来点外汇,进口点材料,都给你们糟蹋了。你们能忍心,能过意得去吗?”贺龙要求工厂彻底进行质量整顿,“要一刀两断,一丝不苟,原原本本按照苏联资料彻底整顿”。

  事实上,航空产品质量严重下降,不是一个局部性的问题,而是一个普遍的全国性的问题,其根源是1958年开始的“大跃进”。当时,全国范围内“超英赶美”,“大放卫星”波涛汹涌,高指标、瞎指挥盛行,规章制度遭到粗暴的践踏,不按科学规律办事成了时尚,“左”的倾向愈演愈烈。1959年庐山会议非但未纠“左”,反而反“右倾”,把“左”的干扰推向了极致,给航空工业造成了极大的破坏,质量下降酿成的恶果令人触目惊心。

  从贺龙元帅视察过的这4家航空工厂来看,其危害十分令人痛心。

  哈尔滨飞机厂3年未出一架合格的直5直升机。直5在1958年首飞成功之际,由于求胜心切,违背新机研制规律,试制尚未成功就先投入一批10架份;未经国家验收又投入5批,造成质量、协调问题成堆,迟迟不能提请国家验收。工厂铆接装配而成的第一批直5,满身疮疤,被苏联专家称之为“三等病号”。结果是:已装成的15架直5,因质量问题不能出厂;交付部队的3架直5,全部返厂修理;援外的一架直5,因质量问题,滞留南宁,无法出国。

  援外这架直5,原来是这是周总理决定作为专机送给越南胡志明主席的生日礼品。哈尔滨飞机厂和哈尔滨东安发动机厂职工经过3个月的努力,专机按期改装完成并试飞合格,9月15日运抵南宁,经就地试飞,准备即日飞往越南。恰值此时,各厂贯彻军委指示,开始整顿质量。哈尔滨东安发动机厂经全面检查工艺资料,发现发动机有4处问题,需在直升机上再做一次振动试验。为此直5直升机滞留南宁。11月14日,贺龙元帅莅厂视察时,得知这种情况,决定此架直升机停止出国。

  沈阳飞机厂和沈阳黎明发动机厂的情况也大抵如此。

  沈阳飞机厂同样在1958一1960的三年中未出一架合格的歼6飞机。歼6飞机两次进行全机静力试验均提前破坏,在航空工业系统造成极大震动。在1958—1960三年中,歼6和歼6甲飞机共投料578架份(有一部分不配套),装配成111架飞机,却没有一架合格。已装配成的飞机积压,飞机厂成了“养机场”。

  沈阳发动机厂在试制涡喷6发动机的过程中,未经定型即大批投产,重大质量问题频频发生。1959年共生产60台发动机,没有一台合格。直至1960年末,沈阳发动机厂也未生产出一台合格的涡喷6发动机。

  贺龙副总理视察过的沈阳、哈尔滨4厂,在“一五”期间从修理走向制造的过程中都做出了有目共睹的成绩。特别是1956年喷气式飞机和发动机试制成功,使中国一举进入了喷气时代,跻身于当时世界少数能够生产喷气式歼击机的国家行列。哈尔滨飞机试制成功直5,使中国填补了直升机领域的空白,如果乘胜前进,本来可以取得更大的成果,遗憾的是,大好时机还是白白错过了。究其原因,当然不能离开全国“大跃进”、“超英赶美”的大环境的影响。在航空工业发展史中,1958年开始的航空产品质量严重下降是一个十分令人痛心的历史教训。

  面对航空产品质量如此严重下降的状况,贺龙元帅当机立断,指令航空工业“一刀两断”,重新试制。

  从1961年起,哈尔滨飞机厂和哈尔滨东安发动机厂重新试制直5及其发动机。

  哈尔滨飞机厂于1961年3月27日制订并上报了直5《新零批试制方案》。方案就新零批试制的指导思想,解决直5机存在的协调、互换和零部件装配质量问题及解决的办法,进度要求等,都作了明确的规定和详细的安排。工厂在企业整风、技术培训的同时,采取了如下几项措施:先后6次复查图纸技术资料,查出问题11361个,全部予以纠正;编发了一系列指令性工艺文件;重新编制了协调路线;补充大量工装,其中新制各类工装3537套,返修工夹具2836套,复验764套;开展质量攻关,攻克了12项质量关键,其中为解决直升机震动问题,工厂搜集、参阅了国外有关资料50多篇,从理论上探讨解决问题的途径;同时通过100多次飞行,总结了16架直升机飞机排除震动的经验,改进了198个项目与震动有关的部位,并自行设计制造了减震器,从而使直升机震动幅度低于原文规定标准的40%。

  1963年3月15日,第一架优质直5直升机总装完毕。3月20日至9月16日,按试飞大纲要求,开始试飞。共飞行16个起落,计20小时41分。试飞员反映:“该机操纵自如安定性好,在发动机额定工作状态下,稍有震动,而在经常使用的工作状态和加大速度超载飞行时,均无明显震动。”

  1963年12月25日,国家航空产品鉴定委员会对重新试制的活塞7发动机进行了正式鉴定,并批准定型,投入成批生产。

  在重新试制中,广大技术人员和工人大搞技术革新,成功地解决了苏联专家在厂时所没能解决的遗留问题,突破了不少技术关键。如设计制造了机械杠杆式水平测功装置;

  制成了标准伞齿轮,保证了伞齿轮的互换性,用超级精磨代替手工研磨,加工曲轴拐颈;用离心浇铸法代替硬模铸造,克服了铜合金铸造缺陷,合格率由50%提高到90%;改进了增压机匣模具和浇铸方法,克服了铸件夹渣、疏松等缺陷,合格率由10%提高到80%以上;用取消镀镍直接镀铜然后镀银的方法,克服了主联杆对套镀银起泡的关键;掌握了电解切削技术;解决直5主减速器长轴内孔光度不合格的问题等等。

  哈尔滨东安发动机厂批生产活塞7直至1980年,共生产1440台。除提供空军、海军、民航使用外,还援外209台。

6、直5的“翅膀”一金属旋翼的攻关

  旋翼是直升机的主要升力部件,又称升力螺旋桨。20世纪50年代中期以前,世界第一代直升机的旋翼桨叶一般是由管式钢梁、木质骨架和蒙布组成的混合式结构。50年代末到60年代初的第二代直升机旋翼则广泛使用以铝合金压制梁为基本结构的金属桨叶。60年代末到70年代初的第三代直升机旋翼开始使用复合材料,主要是以玻璃钢为主的桨叶。第四代直升机旋翼的桨叶和桨毂使用更为先进的复合材料。

  我国仿制苏联的米—4直升机属第一代直升机,早期的米—4基本型采用的旋翼是混合式结构,有4片桨叶,桨叶由钢管梁和包有胶合板及蒙布的木质架组成,平面呈梯形。1961年后改进使用金属旋翼。

  旋翼是直升机主要动部件。它的结构、强度直接影响到直升机的性能。直5机原来的木质旋翼管梁一直是由苏联供应的。

  苏联米里设计局对桨叶的木料要求十分严格。按照规定,选用西伯利亚红松。木材的年轮必须是每英寸宽大于2 5轮,不许有死结疤,活结疤每米长度内不得超过3个,每个节疤的直径不得超过3毫米。

  为了生产直5木质旋翼,选好性能相当的国产木材,哈尔滨飞机厂科技人员在林业部林业科学院的协助下,从98个树种中筛选了黑龙江省产的鱼鳞松和四川产的云杉。开始时选用鱼鳞松,挑选生长期80—120年,直径为60—70厘米的树木(因这段时间树木的强度最高)。由于年轮和结疤不符合要求,在100立方米木材中,只能加工出1立方米方材。而1立方米方材只能做一副旋翼,净用树木0.03立方米,出材率仅万分之三。后来改用四川云杉,出材率有所提高,100立方米中能加工出10—19立方米方材。即使这样,国家每年仍要为此砍伐二、三万立方米的珍贵木材。为了挑选云杉,工厂和兄弟厂的供应人员,登上海拔3700米以上的高峰,克服了野兽出没,高山反应等困难,长年累月地坚持工作。四川林业厅为帮助哈尔滨飞机厂选云杉材,牺牲了3名同志。

  昂贵的木材资源的付出和宝贵生命的代价,使科技人员心急如焚。考虑名贵木材终究有限、木质旋翼并不理想,加之世界上第二代直升机均已采用金属旋翼,于是哈尔滨飞机厂科技人员下定决心,自力更生研制金属旋翼。

  当时国内没有金属旋翼方面的资料。但中国在1963年中印边境反击战中,从击落的苏联生产援印的米—4直升机上,发现了改装的金属旋翼。米—4直升机的残骸,为中方科技人员研制金属旋翼提供了参考。

  为研制金属旋翼,航空工业局给第三机械工业部刘鼎副部长报告中,要求拨款140万元,进行研制金属旋翼的技术改造。由于当时国家财政困难,只批准技措费28万元,试制费25万元。并要求工厂体谅国家困难,用好这些经费,把金属旋翼研制成功。

  1963年5月,金属旋翼试制会议在哈尔滨飞机厂召开。在有关院所的帮助下,经工厂艰苦努力,解决了研制中一系列技术问题:如大梁机械加工,铝蜂窝制造、胶接装配,无损检测,大梁振动试验,专用胶液配制等。工厂职工坚持自立更生的方针,自行设计制造了铝箔洗涤机、涂胶机、蜂窝拉伸机、后段件聚合压床、后段件铣床和一个直径1.7米、长11米的热压罐;建立了我国航空工业第一条蜂窝生产线。设计制造了84套装配夹具,编制了全套工艺规程和技术文件,1964年试制成了蜂窝后段件,其中后段件存在鼓瘪缺陷,经过40多次试验,才确定了工艺方法获得解决。至1966年,共用16个月的时间,完成了大梁振动试验。试验时,共用了41个试件,振动次数达五亿七千多万次。

  1966年4月,哈尔滨飞机厂试制出第一副金属旋翼,6月完成零批3架机旋翼制造任务。22日进行金属旋翼试飞行试验,历时8天,飞行9次计9小时30分。完成了起落飞行,空域飞行,最大平飞速度试验;正常和最大重量的动升限,旋翼地效试验;航程、续航时间、燃油消耗量测定等科目试飞。试验试飞结果证明,金属旋翼优于木质旋翼。装用金属旋翼的直5飞行高度从5500米提高到6000米;最大平飞速度从每小时185千米提高到210千米;巡航速度由每小时140千米提高到170千米;木质旋翼寿命500小时,金属旋翼寿命达600~800小时。1966年7月,金属旋翼鉴定合格。从此,正式代替木质旋翼装机使用。

7、直5援外7国

  随着新中国航空工业的发展,从20世纪50年代末开始就对部分发展中国家提供了援助。这些援助是中国政府对外经援、军援的一部分。根据毛泽东主席关于“我们不做军火商”的指示,这些援助都是无偿的。

  从1958年至1982年,中国曾向朝鲜、越南、阿尔巴尼亚等16国提供了各种飞机、直升机的无偿援助。共计援助了歼5、歼教5、歼6、歼教6、歼7、轰5、轰教5、初教6、运5和直5等1163架,其中直5直升机87架,援助了7个国家,分别是:朝鲜40架;阿尔巴尼亚34架;越南1架:南也门3架;刚果(布)3架;马里3架;几内亚3架。

  直升机是中国航空援助的一部分。援助的主要特点是:不带任何附加条件,提供自己最好的产品、设备和器材;保证受援国人员充分掌握使用和维护技术;援助建设的项目投资省、见效快;在使用中如出现重大问题,继续无偿帮助解决;派往受援国的中国专家素质好,不需提供特殊待遇。

  无偿援外项目的经费由国家负担,任务按计划渠道下达。航空工业的广大职工在国家困难时期和“十年动乱”中克服了重重障碍,努力完成了各项援外任务,得到各受援国政府和人民的赞誉。

  在整个60年代,中国与阿尔巴尼亚两国的政治、经济、文化、科技和军事代表频繁互访,周思来总理在1964—1966年期间曾三次访阿,阿部长会议主席谢胡在1966年和1967年两次访华。两国领导人的互访,有力地推动了中阿友合作关系的发展。

  中国航空工业向阿尔巴尼亚提供的援助主要是飞机、直升机、发动机和建飞机直升机综合修理所,供应成套设备和给予技术援助。在1962—1970年期间,中国航空工业援阿飞机、直升机共167架,其中直5直升机34架。

  根据阿尔巴尼亚政府的请求,中国政府决定,由航空工业部承建,建工部协建阿尔巴尼亚飞机直升机综合修理所。

  飞机直升机综合修理所于1964年7月开始筹建。1965年8月9日两国政府在北京签订合同。1966年4月工程开工,1967年11月开始试生产,1969年5月30日竣工,历时约3年。

  建所时期,中方共派出6个专家组共51人赴阿工作。

  中国帮助阿尔巴尼亚建设的飞机直升机综合修理所位于阿尔巴尼亚斯大林城西南奥苏姆河河谷地带。修理所西南紧邻斯大林城机场滑行道,与阿原有飞机修理厂工段为邻。

  修理所工艺部分共分4个厂房,即飞机直升机修理厂房,附件及机加厂房,特设厂房和仓库、锻工、吹砂、木工厂房修理所设备总数为1261台件。

  修理所投产后,阿尔巴尼亚党和国家领导人参观了该所,高度评中国对阿的援助,赞扬中阿友好合作。阿空军司令奥哈利说:“关于建设修理所,过去我们找过苏联,他们说没有必要建所,缺备件就苏联订货。这次我们向中国提出,中国真心援助了我们”。

  后又根据阿尔巴尼亚政府的请求,中国将该修理所由中修所扩建为大修所。新建建筑面积6249平方米,使厂区建筑面积达到11194平方米,职工总数达到300余人。大修所可年修飞机直升机24—30架。

  中国对朝鲜的援助是对外援助的重要组成部分。抗美援朝战争结束后,中国政府为帮助朝鲜人民治疗战争创伤,发展国民经济,向朝鲜提供了长期、大量的无偿援助。中国航空工业援朝项目始于1958年,到1982年止共提供飞机、直升机435架,其中直5直升机40架。

  中国与许多非洲国家有着深厚的友谊。1964年周恩来总理出访非洲10国时,反复强调亚非国家在经济的互相支援,是穷朋友间的同舟共济。中国提出对外援助的八项原则和中国同非洲国家互相关系的五项原则深得非洲人民的高度赞扬。为了支援一些非洲国家开展经济建设,巩固民族独立,中国航空工业在70年代,向南也门、刚果(布)、马里、几内亚4个国家各援助直5直升机3架。

  赴非洲国家的中国直升机安装技术组成员在受援国克服了高温、水土不服、器材不足等种种困难,辛勤工作,按时完成了安装和试飞任受到受援国的赞扬。马里空军参谋长多次接见了中国安装组成员,马里卡伊大区区长乘坐直5直升机,游览了整个卡伊。他说:“我在卡伊工作7年了,这是我头一次看到卡伊的全貌,你们安装组不愧是困难压不倒的‘雄狮’,安装3架象火箭一样复杂的直升机只用这样短的时间,真是个奇迹”。

  中国曾给予无偿援助的国家,大多数与中国一直保持友好合作关系。在1979年中国开始由无偿援助转变为互利贸易后,其中一些国家又成了中国出口航空产品的主要用户。

直5的改型与退出生产线

  直5直升机投产后,哈尔滨飞机厂为提高直升机性能和延长某些主要部件的使用寿命,在技术上还作了一些较大的改进。技术改进的主管设计者为刘尚德、郭永哲等。改进的主要项目是:为提高旋翼寿命,以金属旋翼代替木质旋翼;为增加货舱有效空间,取消机内活动副油箱,改为机身两侧外挂副油箱;以电动铰车取代手动铰车;为减重,将油箱改为薄壁油箱以及取消短舱结构等。这些改进提高了飞机的飞行速度、动升限等性能。

  直5直升机于1963年生产定型后,根据空、海军作战训练和国民经济发展的需要,又进行了改进改型,主要有客机型、农林型、航测型、水上救生型等。

  直5客机型。为适应援外需要,1964年,哈尔滨飞机厂和驻厂军代表室共同研究设计将直5改成客机型机。改进的主管设计者为李德鹏、沈士华、李瑞玲等。改进方案是:将货舱改为客舱,内设沙发座椅;在射击员舱内加装一个容量为280升的长方形油箱;14框后改装为卫生间。

  直5客机型于1966年投入批生产后,又进行了改进,主要是:将圆形窗改为长方形窗;机身中段按四部分调整,1—4框为机务舱,4—14框为客舱,内设5个单人沙发座椅,1个小座椅和两个可活动的小桌。1 4—17框为尾舱,左侧为食品柜,右侧为卫生间;取消了射击员短舱,增装两个250升外挂油箱;舱内增装照明通风设备。

  1 967年经部队试用后,又进行了局部修改:客舱布置改为4个单人沙发,一个三座两用沙发和一个折叠式小桌;客舱内装设采用泡沫塑料布吊挂在顶棚上;客舱门相应缩小;客舱玻璃由两块单层玻璃改为单块双层玻璃。直5客机型飞机共生产了86架。

  直5救生型飞机。根据海军要求,哈尔滨飞机厂于1966年进行了直5救生型的改进设计,主管设计者为沈士华、王贵宝、刘广润等。改进方案是:加装PCB一5电台;取消机内辅助油箱,增装2个250升的外挂油箱;配装救生设备。此状态共生产了34架。1969年又继续作了改进:在大地板上的6—9框开口,装可拆式口盖;在大地板对称中心线上5—6框间装一部电动铰车;装PCB一5电台、敌我识别器等设备,在开口的9框地板上装一活动轻便梯及救生网;装救生绳和抛放救生船的挂钩;驾驶舱加装观察镜;取消加温、防冰系统等设备。此状态的直5救生型飞机共生产13架。

  直5改直升机。为解决直5飞机功率不足、高温高原性能差、空机重量重、噪声大、振动大、散热效率低等技术缺陷,1973年8月,航空工业部提出用两台加拿大生产的PT6T涡轮轴发动机代替活塞7发动机改进直5的设想。

  原来,1973年加拿大联合飞机有限公司来中国展销PT6涡轮轴发动机。这种发动机是世界上较先进的发动机之一,它结构重量轻、安全可靠,寿命长。PT6T型是专为直升机设计的,将两台涡轮轴发动机的功率,通过一个并车减速器减速后输出,这种结构对直升机的布局带来很大的方便。

  1974年5月,哈尔滨飞机厂上报了研制方案。改进的主管设计者为熊文杰、姜河云、刘广润等。1975年4月,直5改全尺寸改装部分的样机制造成功,并邀请部队飞行人员代表进行评审,之后,对方案又作了部分修改。对因加装PT6T发动机直升机外形和系统所作的更改均作了试验。1976年底,完成图纸设计,1978年底,直5改装配完毕,1979年3月16日首次试飞,试飞员为姚毅、张么年、宋家晋。直5改在工厂机场共飞行141架次,43小时1 7分。1979年9月,转场南京、西宁进行高温高原性能试飞。试飞结果,直升机性能较好,提高了功率储备,地面最大功率提高270马力,减少了空机重量,提高了载重能力,改善了高原性能。正常起飞重量为6750千克,超载起飞重量为7250千克,空机重量4520千克,最大平飞速度215千米/小时,有地效悬停升限3000米,最大爬升率9.5米/秒。

  直5改直升机只改装了一架,但这是一次改装涡轮轴发动机的尝试,是我国扬长避短、采用西方国家的发动机来发展我国航空工业的一次探索。在改装研制过程中对加拿大PT6系列发动机有所接触、有所了解,对以后哈尔滨飞机厂自行研制运12、装用PT6发动机有重要推动作用。

  1980年直5改研制工作停止。

  直5直升机自50年代末投产以来,到了70年代后期都到了大修期,1976年根据空军和航空工业部的要求,对两架进厂直5机进行试修。以后,工厂迅速形成了一条直5修理的生产线。

  生产和修理直5延续了3年。制造了21架,修理了108架。1980年,航空工业部停止下达直5生产和修理任务。1983年,根据上级指示,哈尔滨飞机厂,哈尔滨东安发动机厂将直5及其发动机生产线全部拆除。

  直5直升机是中国直升机工业一个独特而又靓丽的风景线,是生产时间最长、生产数量最多、服役时间更长、为国防建设和国民经济发展做出重大贡献的直升机。

8、在大学设立直升机专业

  中国的航空工程教育事业始于20世纪30年代。1935年前后,清华大学、中央大学、交通大学、北洋大学等学校相继开办了航空组、门、班、系,教授航空专业课程。课程的主要内容是空气动力、飞机结构与设计、发动机结构与设计等。直到40年代,那时的航空工程系中,还没有直升机专业。在抗战时期,成都的中央航空研究院曾开展过有限的直升机理论研究。1944年,清华大学航空研究所在昆明从事过直升机的研究,并有论文发表。

  中华人民共和国成立后,建设航空工业迫切需要大量科学、技术、管理人才,兴办航空教育成为一项急迫的任务。因此,航空工业创建一开始,国内航空院校的调整就开始了。

  1952年,清华大学航空学院和四川大学、北京工业学院的航空系合并成立北京航空学院。原中央大学、交通大学、浙江大学的航空系合并成立华东航空学院。该学院1956年迁往西安,改称西安航空学院,1957年与西北工学院合并组成西北工业大学,70年代初哈尔滨军事工程学院空军工程系也并入此校。1952年,还成立了南京航空工业专科学校。这个学校1956年升格为南京航空学院。同年,苏州航空工业专科学校并入南航。至此,航空工业有了3所高等航空院校。

  1956年,中国决定创建直升机工业,第二年的10月,在西北工业大学创建当时中国航空高等学校唯一的直升机设计专业。为此,相应成立直升机设计教研室,由许侠农教授任教研室主任。

  为了建立相应的专业师资队伍,学校采取了一系列措施:一是派王适存赴苏留学,师从苏联直升机空气动力学界泰斗维尔特格鲁勃,在莫斯科航空学院攻读直升机空气动力学副博士学位;二是在当时研究生班中选择郭土龙、张晓谷二人攻读直升机专业,从师许侠农教授,成为以后直升机专业教师队伍中的骨干成员;三是在学校57届毕业生中选留陈秋铭、朱于、郭泽弘,及应届北航毕业生孙之钊4人为直升机教研室专业教师队中的成员。此后,相继有各届毕业生留校补充直升机专业的师资队伍。

  直升机教研室成立初期,既无专业用教材,又无相应的教学实验手段。当时唯一可供参考的专业书籍仅有苏联布拉图欣着的《直升机构造与设计》和尤里也夫着的《直升机空气动力学》,大家只能靠自学和讨论来理解有关直升机的基础知识。

  许侠农教授除肩负繁重的创建任务外,还亲自授课。此时,第一届直升机设计专业的学生已在咸阳西北工学院原址入学,为了向学生们介绍直升机专业,许侠农带领教研室全体教师带着一些木制的直升机模型,乘坐火车到咸阳去看望自己专业的第一届学生。

  1960—1961年夏,苏联莫斯科航空学院直升机教研室副主任达林副博土应邀来校讲学,带来了大量的苏联教学参考资料,其中包括有关直升机的构造图纸、课程设计和毕业设计的图纸资料等,这是苏联专家第一次以“直升机构造设计”为主要内容的较为系统的讲学,为以后编写最初的直升机专业教材和教研室的发展,奠定了必要的基础。1961年秋冬,王适存从苏联学成回国任教,他以其在苏联对直升机旋翼涡流理论方面创造性的研究工作,开创了直升机空气动力学研究的新起点。回国后,除在教研室内部向广大青年教师讲授直升机空气动力学基本理论外,还自己动手编写直升机空气动力学教材,为提高直升机专业教学质量奠定了基础,并培养了相当数量的研究生,为直升机专业的发展作出了重大贡献。

  1970年,根据国家航空教育的布局,西工大直升机专业搬迁至南航,以后,直升机专业在南航又有了新的发展。经过多年建设,直升机专业已成为国家重点学科,具有雄厚的技术力量及优秀的年青师资队伍,并拥有南航唯一的国家级重点实验室一直升机旋翼动力学实验室,从直升机专业建立以来,共为国家培养了1000余人的直升机科技人才,这些人才投身直升机型号的研发和直升机重大科研项目的攻关,取得了一大批成果。

9、王适存创立直升机领域“涡流理论”

  在中国直升机事业发展50年的进程中,有1个人与直升机事业息息相关,他就是王适存。

  王适存1926年9月26日生于湖南长沙。1948年毕业于浙江大学航空系。1949年9月,在浙大任航空系助教,并完成浙大风洞研制工作。1952年秋到南京华东航空学院任讲师。

  除授课外,还翻译了俄文专着《空气螺旋桨》。1956年华东航空学院迁至西安后,王适存来到西安古城任教。

  1956年,正值国内掀起“向科学进军”热潮,王适存参加了全国首届公派留学研究生考试,被选中派往莫斯科航空学院直升机专业留学,正是在这一年,中国决定创建直升机工业,第二年,王适存任教的西北工业大学决定开办直升机专业。

  王适存1957年秋进入莫斯科航空学院攻读直升机专业。1961年春获得副博士学位。其学位论文《直升机旋翼广义涡流理论》解决了旋翼在前飞时的流场计算问题。直升机在垂直飞行状态下所产生的涡流场的分析,过去已有经典的理论和算法,但在前飞状态下,其涡流场就很复杂,要想把轴流时的涡流理论推广到斜流时的涡系上,就有相当大的难度了。在王适存执着地钻研下,他终于发现在斜流的涡系上,沿母线的涡元强度和方向都是相同的,从而可以沿母线方向找到求解方法。在1961年春获得副博士学位答辩中所作的毕业论文中,王适存创造性地提出了直升机旋翼在前进状态飞行时涡流的算法,这个算法被国际上称为“王适存涡流理论”。

  1966年,在苏联出版的直升机方面的经典著作《直升机计算和设计》中,将“王适存涡流理论”收录在该书中。王适存的论文“旋翼广义涡流理论”,还被美国AD报告全文译载。

  王适存回国后,到西北工业大学任副教授。他撰写的《直升机空气动力学》是我国直升机技术方面第一部专着。1965年,他倡导自行研制直升机延安2号。

  1970年冬,王适存随直升机专业调整到南京航空学院工作。20世纪70年代末中国直升机设计研究所成立后,王适存为了把他的旋翼广义涡流理论应用于旋翼设计,在设计所技术人员的协助下,撰写了《直升机旋翼气动载荷计算》手册,迄今仍是我国直升机型号设计的主要方法。

  1978年,王适存被评为教授。他在两任飞行器系主任期间,创建了飞行器设计专业的首批硕士点和博土点,并使之成为当时全国同类专业中惟一的国家重点学科。与此同时,还发起筹建了中国航空学会直升机专业委员会,并担任首届主任委员。

  进入20世纪90年代,王适存任南京航空航天大学直升机技术研究所名誉所长,带头申请的直升机旋翼动力学实验室成为国防科技重点实验室,也是中国唯一的培养直升机专业各类高级人才的中心,他任学术委员会首届主任。

  王适存为中国首批博士生导师,迄今已指导过30多名硕士生和博士生。多年来,他和他的博士生们在现代涡流理论和特型桨尖方面取得了丰硕成果,其中“直升机旋翼气动特性分析和自由尾迹研究”获1 998年部级科技进步一等奖和1999年国家科技进步三等奖;2000年,他被评为全国优秀博土学位论文指导教师。

  王适存在国内外刊物上发表论文50余篇。主编《直升机气动力手册》和《中国大百科全书·航空航天卷》全部有关直升机条目,主审《军用直升机飞行品质规范》和《民用直升机适航条例》,并多次主持新型直升机的评审会和鉴定会。他为中国航空学会常务理事,江苏省航空学会理事长。1991年起享受政府特殊津贴,被航空航天部授予有突出贡献专家称号。

  王适存对直升机事业的十分挚爱。他说:“每年,我对考入南航直升机专业的新生说两句话:直升机,第一它是‘万用’的机种:第二,它是‘万岁’的交通工具。”

  所谓“万用”当然是一种比喻。王教授解释说,世界上还没有哪一种机种、哪一种交通运输工具具有直升机这样广阔的使用天地。地面车辆不便过河;水上船只不能爬山;飞机难以垂直起落,火箭无法空中悬停,飞艇又不够机动灵活。尽管每一种交通工具都有其最佳使用范围,但直升机独特的飞行性能实为其他交通工具所不及。且不说军事用途,仅民用就有20多种,如近海石油支援、公务飞行、公安执法、医疗救护、空中摄影、旅游观光、搜索营救、教练培训、航空体育、建筑吊装、护林防火、地质勘探、农林作业等。

  所谓“万岁”,也是一种比喻。主要指使用前景,未来发展余地很大。王适存说,船只受限于河海,汽车、火车受限于道路;飞机受限于机场,飞艇过于笨拙,航天器也不可能无限制地发展,只有直升机可以“万类霜天竞自由”,甚至在屋顶上随意起落。

  王适存说:“根本就不存在什么学术权威,也不要惧怕什么学术权霸的垄断。经过我们的努力,我们不仅能够迎来中国直升机的春天,也一定会迎来中国航空事业的春天!”

  1958年,北京航空学院曾进行过小型共轴式直升机“北京10号”的设计制造,但最终没有获得成功。

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