直升机的飞行原理是什么(直升机飞行原理解读)

直升机，升力是通过一个或多个动力驱动的水平螺旋桨获得的主转子。当直升机的主旋翼转动时，它产生升力和反作用力矩。反作用力矩会使直升机旋转。在大多数直升机上，尾部附近有一个小旋翼，称为尾部旋转翼补偿这个扭矩。在双旋翼直升机上，旋翼的旋转方向相反，它们的反作用力相互抵消。

艺术品:直升机基本机械部件的快速总结。

每个转子叶片(1)通过顺桨铰链(3)连接到轮毂(2)和旋转桅杆，顺桨铰链(3)允许转子叶片旋转。连接到每个叶片(4，橙色)上的俯仰连杆(短杆)可以根据旋转上旋转斜盘(5，蓝色)的位置将其倾斜到更陡或更浅的角度，旋转上旋转斜盘(5，蓝色)在静止下旋转斜盘(6，红色)周围的轴承上旋转。这就是直升机盘旋和转向的方式，本文稍后将对此进行更详细的描述。这两个斜盘通过飞行员的循环和集体驾驶舱控制装置上下移动或向一侧倾斜，这将在下面解释。转子由连接到变速器和齿轮箱(8，红色)的驱动轴(7)驱动。同样的传动装置为第二根较长的传动轴(9，黄色)提供动力，传动轴连接到旋转尾部转子(10，橙色)的齿轮箱。来自两个转子的动力来自一个或两个涡轮轴喷气发动机(11)。

主旋翼

升力由主转子产生。当它们在空中旋转并产生升力时。每个叶片产生相等份额的升力。直升机的重量在主旋翼系统的旋翼桨叶之间平均分配。如果直升机重10000公斤，有两个桨叶，那么每个桨叶必须能够支撑5000公斤。除了直升机的静态重量，每个桨叶也必须接受动态载荷。例如，如果一架直升机在1.5克的气压(重力的1.5倍)下拉起，那么直升机的有效重量将是静态直升机重量的1.5倍。

尾部旋转翼

尾桨非常重要。如果你用发动机旋转旋翼，旋翼会旋转，但是发动机和直升机机身会倾向于以与旋翼相反的方向旋转。这叫做扭矩反作用力。牛顿第三运动定律指出，“每一个动作都有一个相等和相反的反应”。尾旋翼用于补偿这个扭矩，并保持直升机笔直。在双旋翼直升机上，旋翼的旋转方向相反，因此它们的反作用力相互抵消。

传动系统 尾旋翼通常通过传动轴和齿轮箱系统与主旋翼相连，这意味着如果你转动主旋翼，尾旋翼也会转动。大多数直升机的比例是3:1到6:1。也就是说，如果主旋翼转动一圈，尾旋翼将转动3圈(3:1)或6圈(6:1)。在大多数直升机中，发动机转动一根轴，该轴与变速箱中的输入轴相连。主旋翼桅杆伸出到顶部，尾旋翼驱动轴从传动齿轮箱伸出到尾部。

升力不对称

所有转子系统都受升力不对称向前飞行。悬停时，整个旋翼盘的升力相等。当直升机获得空气速度时，由于空速增加，前进的桨叶产生更大的升力，而后退的桨叶产生更小的升力，这将导致直升机翻滚(例如:如果旋翼速度= 400公里/小时，直升机向前移动=100公里/小时，那么前进的桨叶将具有速度=500公里/小时，但是后退的桨叶将仅具有300公里/小时的移动速度)。这必须以某种方式得到补偿。

桨叶挥舞

升力的不对称性由以下因素补偿桨叶挥舞。由于前进中的叶片空速和升力的增加，将导致叶片襟翼收起并减小迎角。后退铲刀上升力的减小将导致铲刀向下翻，并增加迎角。通过叶片拍动作用减小前进叶片的迎角和增大后退叶片的迎角相结合，有助于平衡转子盘两半上的升力。

斜盘和控制器之间的关系

斜盘组件:旋转斜盘组件由两个转子桅杆穿过的主要元件组成。一个元素是连接到循环音高控制的圆盘。该圆盘能够向任何方向倾斜，但不会随着转子旋转而旋转。这个不旋转的圆盘，通常被称为稳定恒星通过支承面连接到第二个圆盘上，通常称为自转星其与转子一起转动并连接到转子叶片桨距角。

集体控制:当飞行员提高集体控制或拉起集体控制时，集体控制将提高整个旋转斜盘组件作为一个整体。这通过同时改变所有叶片的螺距对叶片产生影响。这导致迎角增加，升力增加。

循环控制:循环控制将向上或向下推动旋转斜盘组件的一侧。这对旋翼毂系统有影响，因为循环控制或循环杆通过使所有叶片连接的旋翼毂倾斜来控制主旋翼的角度。这导致直升机向左或向右、向前或向后移动。

反扭矩踏板

辅助(尾部)转子产生的推力由反扭矩踏板的位置控制。这些不是方向舵踏板，尽管它们和飞机上的方向舵踏板在同一位置。它们与尾桨齿轮箱中的变桨机构相连，以允许飞行员增加尾桨叶片的桨距。尾旋翼及其控制装置的主要目的是抵消主旋翼的扭矩效应。

直升机的运动主要包括在主轴、侧轴、纵轴上的直线运动和绕着三轴的偏转、侧滚、俯仰运动。

直升机运动方向

直升机能够垂直升降，提供上升力量的就是主旋翼。通过改变主旋翼的转速、迎角可以产生不同大小的升力。转速越快、迎角在一定范围内（小于24度）越大，升力越大，反之则小。旋翼的升力还受其材质、形状的影响。

桨距指的是直升机的旋翼旋转一周360度，向上行走的距离(理论上的)。就好比一个螺丝钉，您拧一圈后，能够拧入的长度。桨距越大前进的距离就越大，反之越小！然而要测量实际桨距的大小是比较困难的，绝大多数的固定桨距的直升机的桨一般是专为某一级别的飞机定制的，所以只标明直径。可变桨距直升机可以非常容易的通过测量桨叶的攻角(迎风角度)大小来体现桨距的大小和变化幅度。

桨叶和气流的相对运动方向之间的夹角才是桨叶真正的攻角。改变桨叶攻角的控制称为总距控制（collective control）。

改变旋翼在每个旋转周期内角度的控制称周期距控制（cyclic control）。周期距控制不仅用来控制行进方向，还用来控制滚转姿态。正常飞行时，旋翼的升力轴线必定通过飞机的重心，不然飞机要发生偏转。周期距控制使旋翼倾斜的同时，升力轴线同时倾斜，偏离直升机的重心，造成滚转力矩。飞机发生滚转之后，飞行员的控制逐渐回中（否则就一直滚转下去了），重心位置移动，升力轴线重又通过重心，恢复平衡，尽管这时飞机可能是歪着或前倾、后仰的。

直升机的周期距控制

旋翼旋转产生升力的同时，对机身产生反扭力。所以直升机还有一个特有的反扭力控制问题。抵消反扭力的方案有很多，常规的是采用尾桨。主旋翼顺时针转，对机身就产生逆时针方向的反扭力，尾桨就必须或推或拉，产生顺时针方向的推力，以抵消主旋翼的反扭力。通过对尾旋翼操控螺距变化，来抵制产生的扭力，再搭配陀螺仪自动修正辅助，使机体能更加稳定操控飞行。