民用直升机诞生于1939年，此后它在自身得到迅速发展的同时，还广泛用于国民经济、社会发展各个领域，发挥着不可替代的作用。直升机起飞和降落几乎不受场地限制，可以在仅有数十平方米的空地上起降，也可以在楼顶、船只甲板、高速公路等地方起降，因而能够发挥固定翼飞机难以发挥的作用。由于直升机使用极为灵活，应用范围十分宽广，因而得到各国的高度重视。

中国明代出现的竹蜻蜓是最早的直升机雏形。意大利学者列奥纳多·达·芬奇第一次画出直升机设计图。俄国科学家与发明家罗蒙诺索夫（Михаи́л Васи́льевич Ломоно́сов，1711～1765）在1754年3月成功演示了与现代直升机飞行原理相似的“小空气动力机”，他因此被誉为动力直升机发明者。18世纪后期，法国的A.J.波克顿（A.J.Paucton）曾设计过双螺旋桨式直升机。1784年，法国人C.D.劳诺瓦（Christian De Launoy）制作了一架直升机模型，采用4片羽毛插在软木塞上作为旋翼，上下两副对称安装，利用鲸鱼骨作弓，用弓弦作动力实现了升空飞行。19世纪初，英国航空之父G.凯利（George Cayley，1773～1857）从科学角度研究过竹蜻蜓的飞行原理，并且画出了具有四个旋翼的直升机设计图。18世纪以前研究或设计过直升机的还有意大利人V.萨蒂（Vittorio Satie）、英国人麦尔（Mayer）等。

1861年，法国人G.P.达米科（Gustave Ponton d'Amécourt，1825～1888）试制了一个双旋翼直升机模型，采用了刚刚问世的铝合金作为结构材料，利用小型蒸汽机作为动力，但未能取得成功。同年，美国人M.尼尔森（Mortimer Nelson）设计的直升机获得美国第一个直升机设计专利。1862年美国人L.C.克洛威尔（Luther Childs Crowell，1840～1903）也获得了直升机设计专利。1871年，法国航空先驱A.贝诺（Alphonse Pénaud，1850～1880）制作的橡筋动力直升机模型试飞取得了成功。1874年，德国发明家G.W.von 阿亨巴赫（Gustav Wilhelm von Achenbach，1847～1911）设计了蒸汽驱动的直升机装置，包括升力螺旋桨、推进螺旋桨、方向舵和尾部螺旋桨。这是第一架利用尾桨平衡力矩的直升机设计方案。1877年，意大利发明家E.佛拉尼尼（Enrico Forlanini，1848～1930）制作的蒸汽机动力直升机模型在试飞中取得了成功。

尽管大量的直升机研制探索都未真正取得成功，但也积累了不少重要的技术，包括旋翼力矩平衡问题、旋翼安装形式问题。在力矩平衡方面，提出了纵列式双旋翼方案、横列式双旋翼方案、共轴双旋翼方案，特别重要的是旋翼加尾桨方案。这些成果为20世纪初直升机装置的出现奠定了基础。

飞机发明后，许多人认为飞机起飞和着陆需要跑道，既不方便也不安全。因此，探索直升机研制成为重要的研究方向。意大利科学家G.A.克罗克（Gaetano Arturo Crocco，1877～1968）对直升机发明提出了一个重要思想：旋翼周期变矩控制。1907年，法国航空先驱布雷盖（Louis Charles Breguet，1880～1955）研制了一架装有8副对称安装旋翼的直升机装置，在9月9日试飞时离开了地面。法国人P.科努（Paul Cornu，1881～1944）在同一年制造了一架纵列式直升机，并成功地于11月13日进行了飞行试验。尽管这两种直升机装置试飞时没有取得很大成功，但法国人坚称1907年是直升机诞生之年。

1912年丹麦发明家J.C.H.埃拉哈默（Jacob Christian Hansen Ellehammer，1871～1946）制造了一架共轴式直升机，对周期变矩操纵方式的可行性进行了验证。1911年俄国人B.N.尤里耶夫（B.N.Yuriev）首次提出自动倾斜器设计，解决了周期变矩操纵问题。阿根廷人R.P.佩斯卡拉（Raúl Pateras Pescara，1890～1966）1919～1925年在西班牙、法国、意大利等地制造了一系列共轴式直升机，首次正式在直升机上采用了周期变矩控制。他的一架共轴式直升机在1924年4月18日成功地飞行了800米。

图1 1922年，阿根廷工程设计师驾驶着他设计的一架直升机在巴黎西南部的机场中起飞

直升机旋翼力矩平衡与周期变矩控制，是直升机发明的两大关键技术难关。另一个关键技术是桨叶挥舞铰接技术。这项技术的探索始于20世纪初，但真正达到实用化是西班牙人J.de la 切尔瓦（Juan de la Cierva，1895～1936）完成的。1919年，切尔瓦将挥舞铰接设想申请了专利，并在该专利的基础上，着手设计第一架旋翼机C-1。1920年，切尔瓦制造了共轴双旋翼机C-1。经过不断完善，切尔瓦于1923年制成了第一架真正成功的旋翼机C-4号，并进行了飞行试验。

力矩平衡、周期变矩、挥舞铰接等关键问题的解决，加之活塞发动机的进一步完善，终于使直升机发明时机得以成熟。1930年，意大利人C.D'阿斯克尼奥（Corradino D'Ascanio，1891～1981）制造了当时最成功的直升机，它在试验时成功地飞行了8分钟时间。澳大利亚的R.哈夫内尔（Raoul Hafner，1905～1980）于1930年和1932年成功制造了RⅠ型和RⅡ型单旋翼直升机。1933年，法国的布雷盖设计制造的布雷盖-多纳德型直升机进行了成功飞行。随后他不断对其进行改进，使直升机的前飞速度得到很大提高，最大速度达到每小时121千米。佩斯克拉对改善直升机的操纵及稳定作出了很大贡献。他的第三号直升机不仅解决了直升机稳定与操纵问题，而且首次实现了侧飞、自旋下降和瞬间增矩着陆等具有较大实用意义的机动飞行。

1936年6月26日，德国著名飞机设计师福克主持秘密研制的FA-61型并列双旋翼直升机成功进行了28秒的试飞，成为世界上第一架具有正常操纵能力的直升机。在1937年的试飞中，它一举刷新了直升机飞行速度、升限、留空时间三项世界纪录，成为当时性能最优秀的直升机。它的留空时间达到1小时20分钟，升限3416米，飞行速度为120千米/时。1939年福克公司还研制了FL-282小型直升机，曾投入小规模应用。福克研制的直升机取得的成功给世界直升机事业以极大鼓舞。在福克以及前人工作的基础上，实用直升机由现代直升机之父、美籍俄国人I.西科斯基（Igor Sikorsky，1889～1972）最终发明成功。

西科斯基设计的实用直升机代号VS-300型，采用了构架式结构机身，顶部安装一个主旋翼，其下面是一个四冲程、功率为74.6千瓦的富兰克林发动机，机身是没有蒙皮覆盖的钢管结构。1939年9月14日，西科斯基亲自驾驶VS-300进行了绳系试飞。在试验的几天中，西科斯基曾几次驾机升入空中，均安全着陆。1940年3月31日，西科斯基驾驶改进后的VS-300进行了一次试飞。一个星期后，西科斯基向前来观看的来宾介绍了这架直升机，并做了飞行表演。他驾驶VS-300进行了垂直上升、下降、侧飞、倒飞、绕定点盘旋等科目的飞行。1940年夏，西科斯基继续对这架直升机进行改进，很好地解决了振动等技术及工程问题。西科斯基和助手们在改进和试验VS-300直升机过程中，积累了大量经验。

在VS-300直升机基础上，依靠美国政府提供的５万美元资助，西科斯基开始设计制造军用直升机。新直升机设计为梁式结构，有密封座舱、双座，外形尺寸及动力装置都是VS-300的两倍。这种直升机被命名为XR-4型。1941年5月6日，他邀请了一个参观团前来观看改进的VS-300的飞行。他驾驶VS-300直升机在空中飞行了1.5小时，打破了福克设计的FA-61直升机在1937年创造的直升机留空时间纪录。1942年，定型后的VS-300实现了在各个方向上的飞行，为XR-4直升机及其改型R-4直升机的研制奠定了基础。

实用直升机发明成功后，直升机的进一步发展和应用也迅速展开。德国在第二次世界大战时曾使用弗莱克纳FL-282直升机在近海地区进行侦察。二战末期，德国还研制了最早装备武器系统的Fa-223直升机，准备用于对地攻击任务。1944年4月21日，美国利用XR-4直升机在缅甸丛林成功地搜索营救出一名美国飞行员和三名英国伤员。英国也曾订购这种直升机，主要在直升机训练学校试用。1946年，美国开始用直升机进行航空邮政试验，取得了成功。1947年5月，洛杉矶航空公司获得了美国民航局颁发的临时许可证，允许其开办定期航空邮政业务。在头3年中，该公司用西科斯基S-51直升机运送了5900吨的邮件，飞行时间达20万小时。英国还最早尝试把直升机用于航空客运业务。1950年6月1日，英国欧洲航空公司用韦斯特兰公司仿制的S-51直升机在加的夫到利物浦的航空线上，正式运送了第一批旅客。

20世纪50年代以前，各国研制的直升机无一例外都采用活塞式发动机。喷气发动机诞生后，人们开始探索将其用于直升机的可能性。50年代初，喷气发动机的另一形式涡轮螺旋桨发动机出现了，用于直升机的涡轮轴发动机研制进展很快。1950年，美国波音公司发动机部最早试验成功涡轮轴发动机，并于1951年成功地安装在直升机上。由于涡轮轴发动机功率大、重量轻的突出优点，50年代初美国及欧洲有许多公司都在研制这种发动机，其中美国和法国早期取得的成就最大。透博梅卡公司针对直升机的需要，研制了210千瓦的“阿古斯特”Ⅰ涡轴发动机，后经改进推出了功率为300千瓦的“阿古斯特”Ⅱ发动机。美国西科尔斯基公司采用这种发动机于1954年研制成功世界上第一种涡轴式直升机S-59。法国宇航公司利用这种发动机研制了“云雀”Ⅱ式直升机，1955年试飞成功。它在50年代中期多次打破直升机世界纪录，飞行速度接近300千米/时，并曾创造10911米的飞行高度纪录。它还是最早获得适航证的直升机。

美国莱康明公司于1952年应美国陆军要求，研制了T-53涡轮轴发动机。这是世界上第一种生产型涡轴发动机，也是美国应用最广的发动机之一。该发动机是为陆军野战直升机设计的，结构简单可靠，环境适应性强。其早期型功率为671～820千瓦，后提高到1044千瓦。它安装于AH-1G“眼镜蛇”武装直升机上。50年代中期，通用电气公司研制了T-58涡轴发动机，功率达到1000多千瓦。它是美国第一种获得联邦航空局执照的涡轮轴发动机，应用相当广泛。1955年，通用电气公司应美国海军的要求，开始为重型直升机研制2122～3208千瓦的T-64涡轴发动机。它于1961年首次试飞，1963年投入使用。1958年，美国艾利逊公司研制了功率为187千瓦的T-63涡轴发动机。它结构简单，重量轻，体积小，得到广泛应用。

除美、法两国外，苏联、英国等在50年代中后期也成功研制出了直升机专用的涡轮轴发动机。英国通过购买法国专利，研制了“宁巴斯”涡轴发动机，功率为735千瓦。它于1955年定型，1959年交付使用。苏联起步较晚，但进展很快，于50年代研制出了用于米-8直升机的TB-117A发动机，功率为1120千瓦。

涡轮轴发动机在广泛用于各种直升机的同时，它自身的技术水平也得到了很大发展。涡轴发动机共发展出四代，上千个型号。在涡轴发动机的更新换代过程中，主要的改进目标是提高发动机的工作效率，降低油耗；提高发动机的可靠性和各种条件下的适应性；减少部件数量，降低重量、缩小体积，改善发动机的维护性和操纵的简单性以及灵活性；改善发动机的品质如低噪声、低振动等。针对这些目标，涡轴发动机不断应用了各种新技术并改进了加工制造工艺。

第一代涡轴发动机的研制成功，促进了气流动力、冶金材料、冷却和生产加工等方面技术的发展。第二代发动机是在第一代发动机基础上，通过改进材料和冷却技术，改进压气机或增加级数、改变轮毂比、增加空气流量等措施发展起来的，部件效率和性能都得到较大提高。第三代涡轴发动机是20世纪70年代末80年代初投入使用的。采用的新技术有：通过改进气动设计和材料，大大提高了循环参数，同样一级增压比由3.8提高到8.1，不冷却温度由850℃提高到1030℃，从而使功率重量比提高了72%，油耗降低了40%。一些大功率发动机上开始采用气冷涡轮叶片，大大提高了涡轮前温度。采用单元体设计，便于维修，这是第三代发动机的重要特点。逐步完成了从机械液压式控制，向全数字式电子控制的过渡。从而大大提高了控制变量数、精度和可靠性，减轻了驾驶员的负担。美国第三代发动机T700与第一代T58相比，零部件数量由6600个减少到4500个，减轻了重量并提高了可靠性；油耗降低了30%；单位功率比提高了51.3%；寿命期费用降低了32%；利用率提高了5倍；噪声低、振动小并保留有10%～30%的功率储备。

第四代涡轴直升机主要有美国的T800和西欧联合研制的MTR390。T800发动机进气道装有粒子分离器，增强了防砂能力；单元体设计，只有四个单元体组成，可靠性、适应性和维护性都大大提高；压气机为双级离心式，转子稳定性好，零件数少，便于维修，耐腐蚀性和抗外来物损伤能力增强；采用气冷单晶叶片，提高了涡轮前温度；全数字电子控制系统保证了发动机在高空能自动起动，并且与直升机飞行性能达到最佳匹配。与第一二代发动机相比，它的重量减少30%～40%，耗油率降低20%～30%，可靠性和维修便捷性提高1～2倍。它的平均拆换时间为2000小时，平均无故障时间500小时。在通过合格试验10年后，功率能提高50%。该发动机从1988年开始飞行试验，1994年用于RAH-66直升机上。

德、法、英三国合作的MTR390发动机从1986年开始研制。它采用单元体结构设计，全数字控制。自1988年以来，它已在“海豚”式和“虎”式直升机进行了试飞试验，1993年基准发动机取得了合格证，1997年开始交付使用。它将成为美国T800有力的竞争对手。

现代直升机在各个民用领域发挥着巨大作用，空中救护就是其中之一。1934年，法国军用机女飞行员、医务人员M.玛维特（Mary Marvette）在非洲摩洛哥开始第一个民用空中救护服务，证明在边远地区和特殊地形中，飞机运送病员可以发挥独特作用。朝鲜战争期间，美军用飞机运送的伤病员多达近14万人次。越南战争期间，利用飞机和直升机转运的伤病员数则达到40万人次。20世纪80年代以来，美国空中医疗救援服务逐步走向民用，成为医疗急救服务的补充和延伸。美国的空中救援组织是世界上规模最大的。

在各国空中救护服务中，德国备受人们推崇。德国的空中救援最早要追溯到20世纪60年代。1968年，德国汽车俱乐部尝试用直升机实施紧急救援，以提高事故中受伤者生还的可能性。德国建设的空中救援网络包括49个救援站，国内任何一点在15分钟内可以得到航空救援服务，救援直升机服务于其基点医院50千米半径的范围。德国空中救援网络由三大机构组成：全德汽车俱乐部联盟（ADAC）下属的非营利空中救助公司、德国飞行救助队（DRF）和德国内务部3家共同运作。德国建立起世界最发达的救援网络，使整个德国都具备了航空医疗服务能力。DRF在28个站点有近50架飞机和直升机，2007年共执行任务39111次，平均每天飞行执行救援任务80余次。ADAC拥有45架救援直升机，每年的救护飞行超过40000次。内务部有15架搜索直升机，由联邦警察执飞。

图2 德国安德纳赫的ADAC救援直升机

图3 紧急直升机降落在不来梅中央火车站外的草地上

在城市里高楼林立，一旦发生重大火灾灭火和救援往往十分困难。因此，各国都在尝试用直升机灭火。利用直升机在消防作业中可将部分消防队员轻装送入建筑项层，及时打开楼梯间通向屋顶的门，组织遇险人员疏散到屋顶平台；可以控制人群情绪，防止出现恐慌和混乱，阻止跳楼等非理性行为；可以清理屋顶平台上的天线等障碍物，指挥、协助伤员和其他遇险人员有组织地乘直升机分批撤离；可以从上至下逐层打通疏散通道，搜索、救援被困人员；可以及时展开灭火作业，减缓火势的垂直蔓延。这些工作都对及时救援、减少伤亡和尽快灭火十分有利。

1980年11月21日早7时许，美国拉斯维加斯的米高梅饭店失火，美国海岸警卫队、国民警卫队的多架直升机参与了救援行动。消防队员乘直升机降落到屋顶后，将一个被锁死的楼梯间通向屋顶的门打开，引导人员在屋顶平台避难。本次火灾中，直升机成功营救了300多人。日本从1990年1月11日起即施行“凡高于31米的高层建筑，都必须在屋顶设置用于消防直升机的停机坪”的规定。日本东京消防厅在东京立川市和东京江东航空中心设有两个消防航空基地，共装备有大、中型直升机各3架。1997～2001年，东京消防厅航空队共开展灭火、救助、警戒等各种活动32342次。

在山林火灾扑救过程中，直升机也能发挥巨大的作用。对于森林大火，一些国家专门研制或改装了大型灭火飞机。20世纪80年代后期，苏联曾将一些库存的伊尔-76MD飞机改进成“灭火轰炸机”，即消防型飞机。1992年，俄罗斯联邦紧急情况部组建了中央航空机动大队，配备了第一批飞机和直升机。利用直升机扑灭森林火灾确实具有优势，它能迅速到达起火地点，能够在悬停状态下投撒灭火剂，灭火精准度比固定翼飞机更高。俄罗斯用卡-27改装成的卡-32A11BC灭火机可以携带5000升水。由米-26改装的灭火机则是世界最大的灭火直升机，它可携带15000升水和其他灭火剂。美国利用现有直升机改装，已经形成了重型、中型和轻型三类灭火直升机。重型机以西科斯基S-61和艾利逊公司的S-64为代表。

图4 卡莫夫Ka-32A1型消防直升机

图5 在俄罗斯上空飞行的米-26重型军用运输机

图6 直升机S-64E在森林中救火

用直升机进行通勤服务在一些国家开展得相当普遍。以加拿大西部维多利亚市为基地组建的“直升机喷气航空公司”（Helijet Airway，简称H公司），为美国和加拿大三个城市间（温哥华、西雅图、维多利亚）提供通勤服务。H公司是1986年开业的，1987年公司购买了5架12座的S-76直升机，使业务不断增长，深得两地居民的欢迎。直升机起降点设在市中心的商业区，定期航班只需32分钟便可到达，在仪表飞行规则下，航班正点率98%。H公司主要运送商人和政府官员。

图7 美国西科斯基S-76直升机

图8 航行中的客运直升机

巴西最大城市里约热内卢则利用直升机提供城市各个地区向机场、火车站的“空中的士”服务。这对于担心地面交通堵塞、想及时赶上航班的旅客是很好的选择。此外，在一些国家的热闹景点，利用直升机开展空中观光游览服务也广泛受到人们的欢迎。

自然灾害给社会经济以及人们的生命财产安全带来很大危害。中国是世界上自然灾害最严重的国家之一，自然灾害种类多、分布广、影响人数众多。21世纪初特大自然灾害频发。2008年“5·12”汶川地震发生在山区，受灾地区因为塌方、山体移位、泥石流等原因造成许多道路中断。打通道路、恢复交通异常艰难，加上余震不断，山体滑坡接连发生，导致救援物资和救援人员很难通过公路抵达重灾区。为尽快解决这一问题，抓紧时间救人，必须动用空中力量。地震发生1小时后，成都军区某陆航团就出动4架直升机飞赴灾区勘察灾情，拍下大量图片影像资料，为抗震救灾指挥部的决策提供了依据。随后，直升机将药品、食品等应急物资送入灾区，并从灾区运出伤员送往附近医疗急救。在抢险救灾中，来自空军、陆军、民航以及中航工业的飞机和直升机发挥了重要作用。据不完全统计，在救援阶段共出动飞机、直升机428架，实施抗灾救援飞行8277架次，转运和空投救灾物资22543吨，转运人员66728人次。

这次救灾集结运用的直升机有141架，其中来自军方的直升机60余架，分别来自空军、成都军区陆航团、济南军区陆航团等；民航系统调集了30余架民用直升机，包括米-171、S-76、S-92、A-119、AS-332、EC-155、EC-225、S-365、米-8、米-26、直九等型直升机。在这些直升机中，从俄罗斯租借的两架米-26发挥了重要作用。5月26日11时，哈尔滨飞龙公司租借来的米-26吊起了第一台重达13吨的挖掘机，飞往唐家山堰塞湖大坝。到当天下午5时，米-26共向唐家山堰塞湖大坝运送了8台挖掘机、7台推土机，设备总重210吨。米-26吊运作业对于疏通堰塞湖、防止次生灾害发生立下汗马功劳。

图9 米-26直升机

直升机在社会经济发展和公共事务中发挥作用的地方还有很多。例如，地质勘探、石油勘探、城市公安、交通疏导、缉私缉毒、线路巡视、农业作业、渔牧作业、管线架设、环保监测、引港作业、舰船补给、新闻摄影、电影拍摄、广告宣传等等，可以说直升机真正是现代社会的多面手。近几年来，无人直升机发展迅猛。无人直升机造价低、使用方便，加之没有飞行员的安全问题，因此它越来越多地替代有人驾驶直升机执行各种任务。