从仿制到改进,国产第一架直升机直-5到底有何意义?
# 写在前面
上世纪初,西方的发明家们就开始对旋翼类飞行器的探索,多种构型的直升机、旋翼机虽然没有实际应用价值,但都实现了“离地升空”这一目标,到上世纪三十年代末,伊戈尔·西科斯基首架真正能够投入实际应用的直升机VS-300试飞成功,标志着直升机这一航空界的新星冉冉升起。
图——西科斯基研制的 VS-300 直升机
然而,10年之后——1949年——新中国成立,我国仍然没有简称独立的航空工业体系,更别说直升机工业了。而随着国民经济的快速发展和航空工业的整体进步,无论是军用还是民用领域无不呼吁着直升机工业的出现。1956年10月16日,国家终于下令航空工业开始仿制生产苏制米-4直升机,我国的直升机工业自此起步。1956年至今已有60多个年头了,我国的直升机工业从仿制到突破到掌握关键技术到实现自主研制,可以说取得了历史性的进步,尽管其间经历了太多的艰难曲折,但中国的直升机人从未退缩,困难和挫折促使他们进发出更大的能量,鼓舞着直升机工业走上持续前进的道路。
图——米-4 直升机
本文就将介绍我国直升机工业起步之初的艰难,先辈们开疆拓土的不易,希望读者朋友对那段历史有个更清晰地了解,也希望能激励我国的直升机行业人才们,不忘初心,砥砺前行,让我国直升机真正能够跻身到国际前列中去。
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# 艰难的起步与坚定前行的步伐
建设强大的航空工业一旦成为国家的意志,成为全国人民梦寐以求的愿望,一切困难和不利因素都能被击倒和克服。中国的直升机工业从起步那一天走到现在,无不时时验证着这一历史经验。1951年4月,中央人民政府军事委员会和政务院发了
《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,先后组建了东安机械厂、伟建机器厂和南方公司等6个工厂,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。当航空工业管理体系初步形成,航空工业基础初步确立,直升机工业的建立也水到渠成。
1956年,苏联授建米-4直升机生产线启动,我国直升机工业在仿制生产苏联米-4直升机基础上正式起步。1958年11月,第一架静力试验机试制成功并于12月通过静力试验。同时,供试飞的第二架机也完成总装,12月18日按照米-4仿制的第一架直升机首飞成功,我国将其命名为直5型直升机。直升机工业建立之初,来自全国各地的直升机工作者为此付出了极大热情和干劲,这是我国直升机工业能够在短短数年从一张白纸到具备整机生产能力的重要原因。直5型机首飞成功,对中国直升机工业的崛起具有划时代的意义,是中国直升机工业发展史上的第一座里程碑。
图——执行任务中的直-5
1960年底,直5型直升机的新零批4架机制造出来,于1963年9月21日通过了国家航空产品鉴定委员会审查批准优质过关。作为我国直升机工业的开山之作,直5型机的发展与当时的国民经济建设和国防建设发展相适应,这使直5型机在近二十年的发展过程中形成了包括军用型和民用型完整的体系,民用型中有客机型、林业型、教护型和航测型等。
到1979年停产,我国共生产了直5各型机558架,基本满足了国防建设和国民经济建设的需要。在保卫祖国边疆的多次反击战中,直5型机出色地完成了人员运输、后勤补给和边境巡逻等支援任务;空军某部还组建了直5型机首长机队,周恩来总理曾多次乘坐直5型机视察工作,在邢台地震、唐山地震等灾难来临时,都能看到直5的身影。除满足国内需要外,我国还提供了87架直5型机援助朝鲜、阿尔巴尼亚、几内亚、刚果、也门、马里和越南等国家。
图——阿尔巴尼亚空军的直-5
作为我国自己生产的第一种直升机,直5的意义不仅在于使我们拥有了大量可用的、与其他国家处于同等技术水平的直升机,更重要的是在该机的制造过程中,为直升机战线陪养和锻炼了一批优秀人才,这些人才像种子一样,成为我国直升机工业得以长期发展的基础。同时,使我们初步掌握了直升机全套生产技术,建立了一批相关配套企业。直5不单单是一个机型,它带动了整个相关产业的起步和发展。在生产直5型机期间,国营伟建机器厂等单位刻苦攻美,还成功试制了第二代旋翼桨叶——金属桨叶,替代了木质桨叶,提高了旋翼系统的可靠性和寿命,缩短了与世界先进水平的差距。
为适应直升机发展的迫切需要,我国加速培养专业技术人才,一方面派遣优秀学子赴苏联著名大学直升机专业深造,一方面在苏联专家帮助下,于1957年在西安航空学院(后改为西北工业大学)设立了我国唯一的直升机专业。
这一阶段,是我国直升机工业的起步阶段。我国直升机工业通过仿制生产先进的米-4直升机及其发动机,不仅实现了零的突破,而且站到了较高的技术起点上,迈出了非常稳健的第一步,既锻炼了队伍,又推动了人才培养等相关工作,这一切都为我国自主发展直升机工业定了初步基础。
# 直-5 相比米-4有哪些改进?
重大发展和改进项目有:
- 用金属旋翼桨叶代替了钢梁木结构旋翼桨叶,提高了旋翼的使用寿命和飞机的飞行性能;
- 将座舱的活动副油箱改为机身的侧外挂副油箱,增加了座舱的有效空间;
- 在机身地板上增加一个650毫米×900毫米的大开口,便于吊升或投放货物。同时将手摇绞车改为电动绞车;
- 将3000瓦发电机改为6000瓦发电机;
- 将燃油箱改为薄壁软油箱;
- 固定式氧气设备改为活动式氧气设备,减少了飞机的结构重量;
- 改进了总距-油门操纵把手,在平原地区起飞使用小行程,在高原地区使用大行程,使发动机进气压力显著增加,可保证在1500米高原上正常起飞;
- 在旋翼大梁内充气,并装有压力信号器,能及时发现旋翼大梁裂纹,大大延长了直升机和旋翼的翻修寿命。
通过一系列改进后,Z-5最大平飞速度由185公里/小时提高到210公里/小时;巡航速度由140公里/小时提高到170公里/小时;动升限由5500米提高到6000米。
图——另一种涂装的直-5
# 直-5 设计特点
图——直-5 三视图
总体布局:单旋翼带尾桨式布局。装有一台活塞7型发动机,旋翼有4片桨叶。水平尾面在尾梁末端。4轮式不可收放起落架。双座驾驶员座舱。复式操纵系统。
旋翼系统:旋翼左旋(仰视),4片桨叶。全铰接式。混合式结构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。1966年后改为全金属胶接桨叶,主要由大梁、梳形接头后段件、桨尖等部分组成。平面形状呈矩形。翼型为变厚度NACA 230M翼型和NACA 230翼型。桨叶前缘装有液体防冰系统。
尾桨是三片桨叶推进式,在飞行时可操纵变距。桨叶平面形状呈梯形,无扭转角,前缘有液体防冰系统,并包有不锈钢的前缘包铁。1966年后,改为玻璃钢桨叶。桨叶用带有4个孔的钢接头固定在桨毂上。
动力装置:一台气冷式星型14缸活塞7发动机,装有传动机构离合器和带有导向装置的轴流式冷却风扇。发动机最大功率为1250千瓦(1 700马力)。
机身与座舱:机身是由机身中段、尾梁和尾斜梁三部分组成的半硬壳铆接结构。
机身前部是发动机舱。中段为容积16米3左右的机舱。机舱有2个入口,1个入口位于后部,2扇舱门分别固定在机身的两侧,关闭后构成机身的后部。这个舱门是往机身内装载技术装备和其他大型货物用的。另一个入口位于机身左侧壁上,是供人员进出和空投跳伞伞兵用的。
驾驶员座舱位于机身前上部,舱内安装有2副座椅和复式操纵系统,座舱有2扇滑动的侧门以及与机舱相通的舱口。
起落架:起落架为四轮式,前起落架机轮可自动定向,无刹车机构,机舱尺寸为400 × 150毫米,装有油液-空气缓冲支柱。主起落呈角锥形,具有油液-空气缓冲支柱和尺寸为700 ×250毫米的带刹车机构的机轮。
系统:机上装有两套液压系统,即主液压系统和应急液压系统,供给操纵系统的液压助力器混合使用。主液压系统一旦失效,应急液压系统便自动开始工作,以便提高系统工作的可靠性。
电气系统包括一台ZF-6电机和一个12-HK-28蓄电池。座舱有通风加温装置。驾驶员座舱前风挡玻璃有电防冰装置。旋翼桨叶及尾桨桨叶均装有液体防冰系统。另外还装有空调系统、灭火系统、氧气系统及空降、救护装置等辅助设备。
照明系统有着陆灯、滑行灯、航行灯、桨尖灯、编队灯、驾驶员座舱的照明设备等。
机载设备:装有一套能保证在夜间及复杂气象条件下飞行的驾驶-航行仪表和动力装置的监测仪表。无线电设备主要有CT-1无线电台、W1-5无线电罗盘、WG-2A无线电高度表、JT-5A机内通话器等。