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中国的旋翼天空,由它开始

先来一张本厂长最新出炉的直-5直升机全家福
1954年7月和1956年7月,初生不久、稚气未脱的中国航空工业成功的试制成功了初教-5初级教练机和歼-5亚音速战斗机。成功点开了活塞式固定翼飞机和喷气式战斗机的“初级科技树”并成功的积攒了一定的技术实力。备受鼓舞的中国航空工业人开始筹划点开下一个“初级科技树”——直升机。
直升机作为航空器的一个重要分支类型,依靠发动机带动旋翼旋转产生升力可垂直升降,通过传动系统改变升力大小和方向而进行机动飞行。由于直升机不需要大型机场、对起降场地要求远比固定翼飞机低,可灵活运用,在军事和民用航空领域都有广阔的应用范围。

米-4直升机
1955年4月,中国从苏联引进了一批米里设计局于1952年研制成功的米-4多用途直升机(北约代号“*狗猎**”)。在交付部队试用后认为符合需求,并且这种最高重量不到8吨的直升机除了*用军**运输之外,还能用于客运、农业、测绘、医疗救护等众多领域(对于底子薄弱的中国而言,上马任何一种二线机型都必须要兼顾尽可能多的多用途性能,单一用途的二线机型对中国航空人来说是对有限国家资源的极大浪费,是绝对不可接受的),因此被选中作为第一款国产直升机的仿制对象,研制代号“旋风25”。

米-4直升机
经过谈判,1956年10月,中国同苏联签订了许可证生产米-4直升机的技术合同。合同规定,苏联方面有向中国转让米-4直升机(包括其所用的阿莎-82B活塞引擎)的全套制造技术并且派专家指导仿制工作的义务。1956年10月16日,二机部四局决定分别由哈尔滨飞机制造厂(代号:122厂,今中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司的前身)和哈尔滨东安发动机厂(代号:120厂,今中国航发哈尔滨东安发动机有限公司的前身)进行仿制。原计划从1957年第二季度开始,争取1959年底试制成功。但由于苏联方面移交图纸和试制材料方面的延误,仿制计划被拖后到1958年才全面铺开。
1958年1月,苏联方面终于将全套的米-4图纸、资料以及试制样机的材料运到122厂,全厂技术人员开始三班倒的昼夜加班翻译和描发图样。在试制过程中,沈阳飞机制造厂(代号:112厂,今沈阳飞机工业集团有限公司的前身)、沈阳发动机厂(代号:410厂,今中航工业沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司)也抽出一部分技术力量进驻122厂和120厂进行技术支援。

飞往北京进行汇报飞行表演的01号直-5原型机
经过五个多月的奋战,122厂和120厂在当年6月底分别完成了整机机体和发动机图样及资料的描发工作。当时为了抢进度,122厂的广大技术人员和工人不顾苏联方面派来的5名指导专家的反对(他们认为必须按照标准的制造流程按部就班),采用边设计制造工装、边制造飞机零件的交叉试制工作法,有效的加快了试制进程(当然也对后续生产工作造成了巨大的负面影响,在仿制工作中,飞机制造厂对工艺资料和工艺规程没有给予重视,苏联技术资料到厂之后,不组织学习和复查,自编的工艺资料又十分粗糙,错误百出)。由于全厂各部门的密切配合,11月总装完成了第一架样机(使用了部分苏联方面提供的部件),12月完成了全机的静力试验,1958年12月14日,试飞员钱广有、刘星祥驾驶01号样机首飞成功。

本厂长绘制的直-5“01”号原型机二视图
由于当时正处在“*跃进大**”的大环境下,航空工业中不可避免的出现了严重的“高指标”、“瞎指挥”现象。严重的干扰了国产直升机的研制工作,在01号样机首飞成功后,在许多后续的测试以及生产流程的规范还没制定的情况下,1959年初由国家鉴定委员会就迫不及待要求尽快生产一批用于验收的生产型机。因此当年总共有45架被安排进了生产任务中,首批总装完成的10架飞机,但因为生产过程中毫无产品质量控制,结果这10架飞机不同程度的存在质量问题,但为了不影响验收,只能“矮子里拔将军”,把质量相对较好的第6架生产型机抽出来提请国家鉴定委员会验收鉴定,结果在国家鉴定委员会刻意“放水”的前提下勉强通过了验收鉴定,于1959年12月19日颁发了鉴定证书,定名为“直-5”直升机,第二年就投入了大批量的生产(生产型和01号原型机最大的区别就是取消了四个机轮上的整流罩以及增加了外挂油箱)。

本厂长绘制的直-5基本型直升机二视图
直-5直升机采用单旋翼带尾桨式布局,旋翼左旋在仰视的角度向左逆时针方向旋转,4片桨叶,铰接固定。旋翼结构主体由四片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,通过带有4个孔的钢接头铰接固定的方式固定在桨毂之上,桨叶平面呈梯形(主要由大梁、梳形接头后段件、桨尖等部分组成),桨叶前缘装有液体防冰系统。尾桨是3叶推进式,在飞行时可操纵变距。
直-5直升机的动力装置是一台由120厂根据苏制阿莎-82B型发动机仿制成功的气冷式星型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(1700马力)。最大飞行速度为210千米/小时,最大航程520千米。

直-5基本型直升机,陈应明绘制
直-5直升机的机身是由机身中段、尾梁和斜梁3部分组成的半硬壳铆接结构。机身的前部是发动机舱。中段为容积16立方米左右的机舱。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(外观上活像河马圆滚滚的屁股,这个结构后来被米-8直升机继承)。这个舱门是往机身内装载技术装备和其它大型货物用的。另一个入口位于机身左侧壁上,是供人员进出和空投跳伞用。

吉普车驶出直-5机舱的场景
直-5直升机的驾驶员座舱位于机身前上部,舱内安装有2个座椅和复式操纵系统(即左座和右座都能单独操纵飞机),两侧各有1个向后滑动的侧门以及与机舱相通的舱口。
直-5直升机的的起落架为四轮式。前起落架机轮可自动定向、无刹车机构,机轮尺寸400×150毫米,装油液-空气缓冲支柱。主起落架呈角锥形,具有油液-空气缓冲支柱和尺寸为700×250毫米的带刹车的机轮。
直-5直升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。
直-5直升机的电气系统包括一台直F-6发电机和一个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。

带机枪夹舱的直-5直升机
直-5直升机的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。通讯系统有CT-1无线电台、WL-5无线电罗盘、WG-2A无线电高度表、JT-5A机内通话器等。
回到直-5直升机的批量生产方面,由于很多生产工艺规程被过分简化,生产中工艺装备选用太少,制造质量极差。完全违背了新机从试制到生产定型的规律流程(在这里不得不说苏联专家的建议是正确的)。使得1960年当年计划安排生产的60架即便按照当时已经放水放到无以复加的验收标准衡量也全部不合格,只能堆在工厂的仓库中吃灰。
更让122厂和120厂惶恐的是:1960年的生产任务中还包含着一架作为国礼送给越南社会主义共和国主席胡志明的直-5专机,结果在使用了大量苏联原装零件的情况下勉强通过了工厂验收,但这架飞机在运抵南宁进行交付前的试飞工作时,飞机因国产零件质量问题出现严重故障无法起飞,导致交付期严重延误,虽然胡志明主席表示不在意此事,但令素来就十分注重外交信誉的周总理非常不满,指示国产直升机必须优质过关。
1960年12月,国防工业三级干部会议上提出了“军工产品质量第一,在确保质量的基础上求数量”的方针,决定对一些有严重质量问题的产品进行整顿。之前次品率近乎百分之百的直-5被立为“反面典型”被列入了彻底整顿范围。会后,责成122厂和120厂就直-5整机和发动机优质过关问题制定详细方案,限时报批。
1961年3月,122厂和120厂制定了直-5优质过关的方案,决定老老实实的按照苏联的图样一丝不苟地重新仿制,不再投机取巧。
1963年7月,重新试制的第一架直-5直升机总装完毕。1963年8月20日首飞,8月20日~9月18日共飞行了16架次/20小时41分,表现良好。1963年9月21日,经鉴定验收后宣布优质过关,12月11日颁发了鉴定证书,准予定型,为此中央军委专门发来电报祝贺。同年1963年12月25日,120厂仿制的苏联阿莎-82В气冷星形14缸活塞式发动机也优质过关,正式定名为“活塞-7”型发动机。机体和引擎的优质过关为直-5的批量生产扫清了障碍。
1964年,直-5直升机正式在122厂投入批量生产,但即便是完善了品控后的“过关产品”,在交付部队使用后依然被这样或者那样的质量问题困扰。比如1965年11月交付的一批批6架飞机中,在转场途中先后有5架发生质量问题被退回工厂维修,故障率高得惊人。
1966年6月15日,一架直-5在河南新乡7320部队试飞时发生一等事故,造成机上2名飞行员和9名作为载员的战士无一生还。事故惊动了军委,在调查后发现是由于钢梁木结构旋翼桨叶出现裂纹导致旋翼在飞行过程中断裂脱离最终使飞机失控坠毁。所以军委要求尽快在直-5型直升机上更换金属旋翼。
事实上早在1962年,122厂的技术人员就注意到了金属旋翼对增加直升机的返修期限大有好处,当年刚好中印边界自卫反击战落下帷幕,122厂派员前往*藏西**地区,考察被我军俘获自印度*队军**的美制贝尔47G3直升机整机和击落的苏制米-4后期型直升机残骸(也曾经俘获了1架米-4整机,但被归还给印方了),收集到了金属旋翼的样本,为研制国产金属旋翼提供了参照实样。
1963年122厂研制的金属旋翼桨叶样品试制成功。1966年6月22日,自制金属旋翼装机试飞,代替原设计的钢梁木结构旋翼桨叶,提高了旋翼的使用寿命和全机的飞行性能(在旋翼大梁内充高压氮气,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)。1966年8月6日,新金属旋翼经过国家验收后转批量生产,并从直-5第12生产批次的第7架机开始装用国产金属旋翼。尾部螺旋桨也改用玻璃钢制造;同时将硬质厚壁金属燃油箱改为薄壁软油箱,将座舱内活动副油箱改为机身两侧外挂副油箱,既增加了座舱的有效空间又提高了安全性(座舱内搁个油箱当然提心吊胆)。在机身地板下增加了一个650×900毫米的大舱口,便于吊升或投放货物,同时将手摇绞车改为电动绞车。将3千瓦发电机改为6千瓦发电机。将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,可保证在1500米高原上正常起飞。将飞机的第一次翻修寿命由3年500小时延长为800小时。旋翼的寿命由500小时提高到600小时,后又延长到800小时。经过1966年的改进,总算初步解决了直-5直升机旋翼质量不可靠的问题。
还没安分多久,在“十年抽风”的大背景下,122厂的某些激进的技术人员从1969年6月28日起又琢磨着搞起了“技术革新”。改进项目24项,主要是以铝取代钢材,以焊接取代锻造,简化工艺等。由于这些“技术革新”大都没有进行充分的科学论证和试验便匆忙采用,质量和安全都难以保证。生产出来的飞机残次品率再次飙高,1970年和1971年安排生产的200余架直-5中有超过150架因质量问题无法交付使用,残次品率高达75%。其中1971年6月交付的一批6架直-5在转场北京的过程中因为各种质量问题引发的中小故障导致原本最多一周的转场飞行足足用了一个月零八天才完成。此事报到中央军委,*剑英叶**元帅勃然大怒,大笔一挥在报告上批了“飞机都不如小毛驴快!”
在周总理“质量和管理一定要抓上去”的严令下,122厂在1972年又进行了一次全面而彻底的质量整顿,全部所谓的“技术革新”都被叫停并被勒令改回原来的设计,强调不许随意变动,违者按规严惩。在这种强力的行政干预下,122厂的直-5生产总算步入了质量稳定的正轨。随着优质成品率的显著提升,直-5的生产成本和销售价格也开始大幅下降,1963年售价为158.1万元,1966年降至97万元,1967年更降至48万元。

直-5基本型直升机
直-5型直升机从1963年定型转入批量生产到1979年停止生产,共生产了545架(只计算优质过关的成品,不包括因为质量问题而无法交付的残次品),包括基本型437架、客运型86架、林业型7架、水上救生型13架、海测型2架。其中有87架直升机作为军援援外(援助曹县39架、越南1架、刚果共和国3架、马里3架、南也门3架、几内亚3架、阿尔巴尼亚34架)。

被废弃的阿尔巴尼亚的直-5直升机
直-5直升机定型后,根据不同用户和国民经济发展需要,研制多种改进改型,主要有客机型、农林型、航测型、水上救生型和*用军**武装型等。
直-5客运型直升机

直-5客运型直升机,陈应明绘制
该型是直-5改型机中生产数量最多的一型。1963年开始研制工作。与直-5基本型相比,直-5客运型直升机取消了射击员舱和士兵座椅,在1~4框的射击员舱内加装一个容量200升的油箱;增装了办公桌、沙发座椅、卫生间、照明和通风设备,内设采用降低噪声铺层。同时将尾部舱门封闭,客舱窗户改为方形,扩大采光面积可方便对外观看(初期型一侧3个方窗,后期型一侧5个方窗)。两侧增挂2个250升油箱。
直-5客运型将最大平飞速度从185千米/小时提高到210千米/小时,巡航速度从140千米/小时提高到170千米/小时,动升限从5500米提高到6000米。为了提高高原性能,改进了总距-油门操纵把手,平原地区用小行程,高原地区用大行程,使得发动机进气压力大大提高,保证了在1500米高原上的飞行能力。

本厂长绘制的直-5客运型直升机二视图

本厂长绘制的直-5客运后期型直升机二视图
直-5客运型直升机为领导公务出访、视察提供了快捷的交通工具。共生产了86架,其中1963年1架,1966年30架,1968年6架,1969年35架,1972年10架,1975年4架。平均采购价格约为52.3万元。部分援助给越南、朝鲜、阿尔巴尼亚等国。
直-5农用型/测绘型直升机

直-5农用/测绘型直升机,陈应明绘制
该型是直-5多用途直升机基本型和客运型逐步交付*队军**之后,122厂按照民航专业飞行队的需求(主要是在农业飞行、林业飞行和测绘飞行),根据米-4СХ型的相关资料专门进行的小规模改装型,可以安装撒布器等装置,部分改装零件、部件由民航部门提供。其中农用型改装了7架(1964年2架,1965年2架,1966年3架)。航测型在1966年改装了2架。除此之外,民航部门还装备了7架基本型,总计16架。

本厂长绘制的直-5农用型直升机二视图

本厂长绘制的直-5测绘型直升机二视图
直-5医疗救护型直升机

直-5医疗救护型直升机,陈应明绘制
该型是将部分直-5客运型直升机基础上增装了部分救生设备,可以执行简单救护任务。取消了机内副油箱,外侧增挂两个250升副油箱;增配了救生设备和НСБ-5电台,这是最早的具有救生能力的多用途直升机。总共在基本型的基础上改装了34架。

本厂长绘制的直-5医疗救护型直升机二视图

本厂长绘制的直-5水上医疗救护型直升机二视图
自1965年起,122厂又根据水上医疗救护的需求继续对直-5医疗型进行改进,称作直-5水上医疗救护型,其主要改进项目为在机身地板6~9框下增加了一个650毫米×900毫米的舱口,采用可拆卸式口盖,同时在对称部位的5~6框上增加1部电动绞车;在开口的9框地板上装一具活动式绳梯和救生网;增装救生绳和抛放救生船的挂钩;驾驶室增加观察镜;增装НСБ-5电台和敌我识别设备;取消加温、防冰系统等设备。这个型号没有改装,而是新生产了13架(其中1965年1架,1966年7架,1969年5架)。

直-5医疗救护型直升机
直-5改直升机

直-5改直升机,陈应明绘制
1972年8月,在中美关系改善,中国有机会引进国外航空技术的背景下,三机部要求已经改名为哈尔滨飞机制造厂的122厂将直-5的活塞-7发动机换为性能更好的加拿大普·惠公司的PT6T涡轴发动机。该项目被命名为直-5改(Z5-G)。
1973年3月,接到为直-5换装PT6T发动机的通知后,哈尔滨飞机制造厂立即展开了论证工作,并到南京航空学院以及空军直升机部队进行走访。5月正式将详细论证后的方案报三机部,1973年8月三机部批准改装PT6T-6发动机的方案。

一张模糊的直-5改试飞时的照片
1975年3月15日,改装了两台并联的PT6T-6发动机的直-5样机进行了滑行,3月16日进行了第一次悬停和起降飞行,随后按大纲要求转入试飞。1975年10月19日,直-5改完成了高温(南京)、高原(西宁)适应性试飞后,返回工厂,历时48天。通过初步试飞,直-5改在3000米以下的高原性能比直-5好,高温性能也略优于直-5。飞行实践证明,直-5改装PT6T-6发动机总体是成功的,基本达到了设计指标。

本厂长绘制的直-5改型直升机二视图
直-5改的性能虽然较直-5基本型有所提高,但并不能满足未来使用的需求,况且直-5这一机型已经落后,继续发展的价值不大,所以仅制造1架样机之后就没有然后了。1983年10月,样机被送至哈尔滨市兆麟公园内供市民游客参观照相用,哈飞厂为此还专门成立了青年宇航摄影服务点,配备了10名本厂下岗待业职工,在当时也算是“解决再就业”的典范。
直-5*用军**型武装直升机

直-5武装型直升机
该型机是122厂在陆军航空兵的要求下开发的一种武装直升机,可装载1.2吨货物,吊运时可运载1.35吨(不运货时可以运载11名全副武装的伞兵或者15名普通步兵)。直-5的机舱内可装卸北京212A吉普车(该吉普车常用于作为78式82毫米无座力炮的载车,为空降兵提供火力支援),机腹加装了一个装备1挺12.7毫米机枪的夹舱,两侧各加装了一个挂架,可挂载制式57毫米火箭弹发射巢。如果用于*战野**救护则可运载8名担架伤员和2名医护人员(一般是医生和护士各1名),曾大量装备陆军航空兵和空军部队、装备数量不明。

本厂长绘制的直-5武装型二视图
直-5型直升机曾参加了中国许多有影响的事件和试验,北自黑龙江,南到海南岛,东自东海,西至*藏西**高原,都有它的航迹。中国第一颗原*弹子**爆炸试验,以及后来多次试验,直-5均承担了一定的任务。在珍宝岛自卫反击战、西沙海战和中越边境自卫反击战中曾执行军事运输和救护任务。
另外,直-5直升机在全国各地抢险救灾工作中也屡建功勋,邢台和唐山地震,天津和河南地区水灾的救灾工作中都留下了直-5直升机的身影。

周总理视察邢台地震灾区乘坐的就是一架直-5客运型直升机,中航工业
作为中国国产直升机的开山之作,直-5直升机虽然历经种种波折,但意义依然非凡——它是中国生产的第一种多用途直升机,实现了中国直升机工业零的起步;基本满足了当时中国国防建设和经济建设的需要,初步奠定了中国直升机的工业基础。可谓居功至伟,不可替代。
进入二十世纪九十年代,直-5直升机因为原型技术比较落后,飞行性能、航程和载能力有限,解放军现代化的需求而逐渐退役(至1999年止,中国人民解放军空军和陆军航空兵部队中已无直-5直升机在编),一代“五系”名机就此谢幕。而在直-5谢幕之后,直-8、直-9乃至今日的直-10、直-20等后辈已经光荣的承担起共和国低空的脊梁。

退役后在上海航宇科普中心展出的直-5直升机

航空博物馆中的带机枪夹舱的直-5基本型

航空博物馆中的直-5武装型直升机
直-5直升机性能数据
乘员:机组2人+载员11人
长度(连带旋翼尾桨):20.015米
旋翼直径:21米
高度:4.4米
空重:5121千克
最大起飞重量:7600千克
发动机:一台活塞-7气冷星形14缸活塞发动机,功率1770马力(1250千瓦)
经济巡航飞行速度:180千米每小时
最大载重航程:520千米
实用升限:6000米