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小火箭出品

本文作者：邢强博士

如今，舰载机作为一种能够在航空母舰上起降的飞机成为了众人关注的焦点。随着弹射技术的发展，固定翼飞机已是舰载战斗机采用的主要飞行器类型。而实际上，回望过去的话，我们能够发现，在弹射技术成熟之前，在固定翼飞机的飞行速度和载弹量拥有压倒性优势之前，其他类型的飞行器也是做过成为舰载机的努力的。

小火箭在本文要介绍的，是这样一种飞行器：她是旋翼机与固定翼飞机的结合体，能够在较短的跑道上实现自主起降。她在美国的航母上进行过起降试验，差一点成为舰载机。她在美国国会大厦和美国白宫前的草坪上完成过起降。

1931年9月23日（也就是85年前的今天），一架同时拥有机翼、机头螺旋桨和巨大的顶端旋翼的奇怪的飞行器登上了美国海军第一艘航空母舰“兰利”号的甲板。她就是传说中的皮特凯恩XOP-1自转旋翼机。而小火箭的这篇有关自转旋翼机巅峰时期的文章，也就由此展开。

兰利号（USS Langley）是美国海军拥有的第一艘航空母舰。该舰由运煤舰朱比特号（USS Jupiter）改装而成，为美国海军航空兵力的先驱。1920年4月11日更名为兰利号，以纪念美国的航空先驱、物理学家、天文学家塞缪尔·兰利博士。（嗯，美国第一艘航母是以一位研究航空的博士的名字命名的。）

该航母于1936年退役，改装为水上机母舰，改编号为AV-3。太平洋战争爆发后，美军用该舰运送飞机。在1942年2月27日，载运满满一船P-40战斗机到爪哇时，遭到日本伏击，受重创。船员弃船后，兰利号被护航的驱逐舰击沉。这些是后话了。有关航母的事情，详见小火箭的公号文章《那些沉没的航母》。

兰利博士是一位富有创造力的航空先驱，提出了不少飞行器相关的设计理念。

不过，他设计的飞行器受航空发动机的动力限制，并未试飞成功。1908年，美国设立了兰利奖章，用于奖励在航空领域做出贡献的人。首枚兰利奖章颁发给了莱特兄弟。

1931年9月23日，皮特凯恩XOP-1自转旋翼机登上了兰利号航母，准备用自己的表现向这位航空先驱致敬。而这架长相稍显奇怪的飞行器不负众望，果真在兰利号航空母舰的甲板上实现了自主短距起降。

1.自转旋翼机的发轫

1920年，西班牙土木工程师、飞行员、航空工程师胡安·德·拉·席尔瓦提出了自转旋翼机的概念。

旋翼机通常由发动机驱动的独立水平螺旋桨产生拉力使飞行器前进。旋翼被前进时的相对气流吹动而自旋，从而产生将机身维持在空中的升力。自转旋翼机的大旋翼就像是一个横放的风车，所以最初发明时也被称为风车飞机。这种航空器飞行时通常阻力比较大，速度较慢。但飞行安全性好，尺寸小。出现空中发动机“停车”故障后可以争取进行自旋滑翔降落。这是旋翼航空器（包括直升机在内）独有的安全特性。

在之前的课程中，小火箭画了一个Fa 330旋翼机的旋翼的示意图。旋翼桨叶在被前方来流吹转之后，会形成三个区域。由内向外，依次是：失速区、驱动区和阻转区。这三个区域在Fa 330旋翼转动形成的42㎡的圆形区域中分别占：25%、45%和30%。在驱动区内，桨叶受到的合力驱动桨叶旋转，同时产生足够的升力。有关该飞行器，详见小火箭的公号文章《这也能飞？二战德军潜艇的神奇飞行器》。

其他自转旋翼机的原理与之类似，只是在旋翼的桨叶数量上有所差异，而桨叶叶素动力学方程是相通的。

1925年，席尔瓦成立了自己的自转旋翼机公司。在接下来的10年中,该公司自己生产或者授权其他公司生产了500架自转旋翼机。而这其中，最为成功的当属皮特凯恩这位合作者了。

在席尔瓦成立了自己的公司之后不久，美国人皮特凯恩就慕名前来学艺取经。和席尔瓦相同，皮特凯恩本身不仅仅是航空工程师，还是一名技艺高超的飞行员。

皮特凯恩试飞了席尔瓦的飞行器之后，对其赞不绝口。他努力寻求和席尔瓦的合作，并且在第三次来访的时候，终于获得了席尔瓦本人的同意。就这样，皮特凯恩-席尔瓦自转旋翼飞行器公司成立了。上图为头戴飞行帽的皮特凯恩站在PCA飞行器前面。（PCA这个名字在20世纪20年代和30年代，将成为最优秀的自转旋翼机的代名词。其中，P代表皮特凯恩，C代表席尔瓦Cierva，A代表自转旋翼机。）

PCA-2自转旋翼机正在滑跑起飞。该机是PCA公司（皮特凯恩-席尔瓦自转旋翼飞行器公司）的成名之作。后来，皮特凯恩收购了公司的全部股份，公司更名为皮特凯恩公司，后更名为美洲旋翼机公司。

PCA-2机体长7.04米，翼展9.14米，旋翼直径13.72米，旋翼面积147平方米。全机空重1015千克，最大起飞重量1363千克。

2.超强的动力

与专注于技术本身的席尔瓦不同，皮特凯恩将自己定位为一名会开飞机的商人。其实，可以毫不客气地说，在皮特凯恩见到席尔瓦第一眼的时候，一个庞大的商业计划就已经酝酿好了。

作为自转旋翼机的发明者，席尔瓦对这种飞行器自然有着非常深入的了解。不过，皮特凯恩认为，飞行器不仅仅应该让人们实现飞上天空的梦想，还应该成为一个庞大的产业。

皮特凯恩对席尔瓦的自转旋翼机进行了改进，将固定翼飞机的部分优点融入到了自转旋翼机中。并且，作为飞行员的他，对飞行器的气动设计并不感兴趣，而对于发动机，则是十分痴迷。他决定，他的飞行器，一定要拥有非常强劲的动力。

充（fei）满（chang）情（jiang）怀（jiu）的皮特凯恩在1929年，以30万美元的价格购买了席尔瓦的专利在北美的使用权，决定由自己操刀，大幅改进自转旋翼机的性能。

小火箭按这些年的美元通货膨胀率反推，这些钱相当于2016年的414.96万美元，也就是人民币约2768.841万元。

这些资金让席尔瓦这位西班牙工程师拥有了不错的收入，同时也给航空航天领域的研发开了一个好头。这种对知识产权的尊重终于使得有大批人才放心地充满热情地投入到了技术研发的事业中来。

然后，皮特凯恩开始他的动力升级计划。文（sang）质（xin）彬（bing）彬（kuang）的他给这架空重将将超过1吨（1.015吨）的略显单薄的飞行器配备了一台330马力的莱特R-975发动机！

熟悉航空技术发展史的同学一定对这个系列的发动机印象深刻。

1929年，寇帝斯飞机与发动机公司和莱特航空合并，成为了资本高达7千5百万美元（相当于2016年的10.37亿美元）的是当时美国最大的航空制造企业。

合并后的寇蒂斯-莱特公司隆重推出了R-975系列风冷活塞式航空发动机。而皮特凯恩在当年，就专门为他的自转旋翼机配备了当时非常先进的R-975。

这款发动机非常成功，后来用在了北美航空的BT-9、伏尔提BT-13上（还有福克T.VIII、塞斯纳DC-6、麦克唐纳XV-1等），产量足足有7000台。

不过，R-975的传奇还不仅仅在飞机上。二战爆发后，这款发动机被用到了坦克和自行火炮上，比如上图的M3中型坦克。

部分M4谢尔曼、M7自行火炮、M18地狱猫的动力也来自于R-975系列发动机。

1942年，一台R-975发动机刚刚从一辆M3中型坦克中吊出来。有超过53000台R-975在坦克、自行火炮等装甲车辆中迸发过强大的能量。

皮特凯恩的大胆尝试给了他回报。PCA-2自转旋翼机依靠强大的动力，拥有了190千米/小时的飞行速度。之前，人们总是认为旋翼机的优势在于起降阶段的灵活性，而对其飞行速度并不关心，甚至很多人断言旋翼机的飞行速度不会超过马匹的奔跑速度。而PCA-2这样的速度对于该类飞行器来说，在那个年代简直是令人难以想象的。

3.超强的宣传

如果说，皮特凯恩对自转旋翼机引入了动力强劲的发动机是PCA的技术基础的话，那么他在宣传方面的努力则可以称作商业推广的典型案例了。

他认为，要想让他的自转旋翼获得商业上的成功，必须要有一个非常有名的飞行员来进行飞行展示才行。

于是，皮特凯恩找来了和自己同岁的阿梅利亚·埃尔哈特！

埃尔哈特这姑娘在世界航空史上可谓是大名鼎鼎（尤其是在那个年代，在今天就不好说了）。

她曾被人誉为是“美国最好的女性飞行员”。她是第一位获得飞行优异十字勋章的女性。1928年，31岁的她参与的飞行团队开始进行飞越大西洋的挑战。（比林白晚了1年）。

1928年6月17日，在经过20小时40分钟的飞行后，埃尔哈特成为了世界上第一位乘坐飞机完成跨大西洋飞行的女性。

1930年，33岁的埃尔哈特就被同样33岁的皮特凯恩盯上了。

1930年12月19日，皮特凯恩带着埃尔哈特来到了他的飞机研制工厂，并把她带到了一架PCA-2自转旋翼机旁边。

埃尔哈特被这架飞机迷住了。皮特凯恩原本预计的惊叹声没有从埃尔哈特口中发出。他不知道，这姑娘对飞机的痴迷程度远远超出他的想象。

在埃尔哈特的少女时代，她和小伙伴们去多伦多看过飞行表演。当时的飞行员故意做出很多冲向观众的俯冲动作，以赢得观众的尖叫和欢呼。在小伙伴们尖叫着跑开的时候，小埃尔哈特站在原地，仔细看着飞机动作的每个细节。等小伙伴们回来的时候，她告诉她们，刚刚那架红色小飞机贴地掠过的时候，仿佛跟她说了些什么。

埃尔哈特没等皮特凯恩介绍，就径直坐上了PCA-2旋翼机。她仔细看着旋翼机巨大的旋翼，凝神静观，真的好像是在和飞行器进行精神交流。

皮特凯恩向埃尔哈特讲解了15分钟，向她说明了自转旋翼机的基本原理和操作注意事项。然后，埃尔哈特就坐进了驾驶舱，开始了她与自转旋翼机的传奇。

埃尔哈特驾驶PCA-2离地的瞬间，就又创造了一个历史：世界上第一位驾驶自转旋翼机升空的女性。

她驾驶PCA-2进行了3个起落之后，开始要求飞向更高的高度。工程师向皮特凯恩请示，得到的答复是：“让那只金丝雀自由高飞吧！”

埃尔哈特开足马力，一口气把PCA-2飞到了4575米的高度。

试飞机场的工程师们一开始极为担心，后来，则被她的高超飞行技艺所折服。就像后来皮特凯恩的一名工程师在飞行记录中写的那样：

“Perfect”（完美）

5个起落之后，创造了自转旋翼机飞行记录的埃尔哈特摘下飞行帽，露出了迷人的微笑。皮特凯恩公司的工程师们围了上来。

接下来，她坐在PCA-2驾驶舱内说的这段话，将成为自转旋翼机在今后几十年发展的重要推动力量：“请转告这个飞行器的设计师，我感受到了令人惊叹的稳定性。这种易于操作而且安全性特别高的飞行器会让更多的女性有兴趣进入航空领域！”

1932年5月20日，埃尔哈特独自驾机从纽芬兰格雷斯港出发，飞行了14小时45分钟后，降落在北爱尔兰德里北部的牧场上，成为了世界上第一位单独飞越大西洋的女性，获得了法国政府颁发的荣誉军团勋章和赫伯特·胡佛颁发的国家地理学会金质勋章。

更加成名之后的埃尔哈特没有辜负皮特凯恩的期望，她努力推广自转旋翼机，并切实地让更多的人（包括大量女性）开始决定从事航空业。

这是埃尔哈特和弗里德里克的合影。（后者是当时一位有名的编辑）

八卦一下，埃尔哈特后来没有和皮特凯恩在一起。她的丈夫是乔治·帕特南，一位成功的出版商人。

皮特凯恩的计划当然还没有结束。在让公众了解到了自转旋翼机这种飞行器之后，他努力向美国海军推广他的产品。（当时还没有美国空军，而相对于陆军而言，能够在很小的场地内完成自主起降的特性更适合于已经拥有了航空母舰的海军。）

皮特凯恩在各种展览、公众活动等地方展示他的飞行器。然而，效果不如预期。

经过分析，他认为：不仅仅驾驶飞行器的要是名人，展示飞行器的地点也很重要。

他决定，把他的飞行器开到国会大厦去！

美国国会大厦，又称国会山庄，是美国国会所在地，位于美国首都华盛顿特区的国会山，坐落在华盛顿特区国家广场东端。在地理上，美国国会大厦位于华盛顿特区偏东处，但实际上常被看作是华盛顿特区的中心。

几经运作，皮特凯恩的飞行器，真的就落在了国会大厦门口。这下子，很多议员和海军高官都亲眼见到了自转旋翼机优异的降落性能。

国会大厦都转了一圈了，那么，接下来，就是白宫了吧！

白宫（方言叫做：White House）是美国总统官邸与美国总统的主要办公场所，位于美国华盛顿哥伦比亚特区西北区，宾夕法尼亚大道1600号。自1800年美国第二任总统约翰·亚当斯入住以来，白宫就是美国历任总统在位时的居所。

皮特凯恩的自转旋翼机就在这块椭圆形草坪上完成了漂亮的起降过程。这下子，总统也亲眼见到这种飞行器了。（白宫所在的宾夕法尼亚大道对于皮特凯恩来说，有重要意义，因为他是宾州人。）

于是，皮特凯恩终于如愿以偿，获得了本文一开始讲述的那次在美国第一艘航母兰利号上进行起降试验的机会。

时任美国总统胡佛是技术控。他是个勤奋好学的地质学家和采矿工程师。（曾经在中国作为技术顾问工作了3年，是中文讲得最好的美国总统。）

胡佛被皮特凯恩的飞行器深深地吸引了。在与美国航空学会商议之后，他授予了皮特凯恩科利尔奖（1930）。

科利尔奖是美国航空领域的最高奖项，用于奖励在人类航空领域对飞行器性能、可靠性和安全性做出突出贡献的人。（创建寇蒂斯公司的寇蒂斯连着拿了2次，莱特兄弟里面的那个弟弟拿过1次，发明金属螺旋桨的里德、创建马丁公司的马丁、创建道格拉斯公司的道格拉斯、诺斯罗普格鲁曼、霍华德·休斯、波音、国际空间站团队等等都拿过这个奖。）

上图就是皮特凯恩从美国总统胡佛手里接到的科利尔奖奖杯。上面刻着年份：1930年，名字：皮特凯恩，获奖理由：改进了自转旋翼机。

然而，人算不如天算。20世纪30年代的经济危机让人们对飞行器的需求锐减。而美国海军的预算也难以维持在较高的水准上。皮特凯恩的飞行器赢得了关注，却未能赢得市场。

皮特凯恩不甘心，他让PCA-2进行跨域美洲的飞行。这对于自转旋翼机这类飞行器来说，实在是不容易的事情。不过，PCA-2居然完成了。

在那个年代，玛雅古文明的遗址也见证了皮特凯恩的努力。

埃尔哈特驾驶皮特凯恩的旋翼机飞到了5791米的高空，刷新的旋翼机的飞行高度纪录。然而，旋翼机的订单依然没能大幅增加。

1936年3月，一架皮特凯恩的自转旋翼机发生坠毁事故。这使得人们开始对之前普遍宣传的自转旋翼机的安全性提出了质疑。

1937年，埃尔哈特尝试全球首次环球飞行时，在飞越太平洋期间失踪。上图为她失踪前，1937年6月28日在达尔文市留下的影像。皮特凯恩的飞行器失去了她最有力的支持者。

上世纪30年代，皮特凯恩的自转旋翼机飞行在华尔街上空。当时，皮特凯恩和华尔街，日子都不好过。

美国海军对皮特凯恩的设计进行了大量测试。但是，当时固定翼飞机有了飞速的发展，其起降性能有了实质性的进步。到了上世纪30年代末，直升机开始实用化。自转旋翼机的未来变得扑朔迷离。

1960年4月24日，皮特凯恩在宾州老家庆祝完自己兄弟的生日之后，毅然决然地自杀了。

皮特凯恩的自转旋翼机虽然得到了在美国第一艘航母上进行起降试验的机会并顺利实现了起降，但是由于种种原因，自转旋翼机最终还是没能成为舰载机。

皮特凯恩带着遗憾离开了这个世界，埃尔哈特的最终归宿也依然是一个谜，但是自转旋翼机这种飞行器依然在博物馆中静静地存放着，向我们娓娓讲述着那个自转旋翼机的巅峰时代。

如今，自转旋翼机继续活跃在世界各地的天空中。小火箭相信，随着技术的进步，自转旋翼机的另一个巅峰时代迟早会到来的。

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以下是皮特凯恩的自转旋翼机在1932年飞行的珍贵影像：（点开看之前，建议调小音量）

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