直升機的操縱及駕駛原理

我在飛

作為一種特殊的飛行器，直升機的升力和推力均通過螺旋槳的旋轉(zhuǎn)獲得，這就決定了其動力和操作系統(tǒng)必然與各類固定機翼飛機有所不同。一般固定翼飛機的飛行原理從根本上說是對各部位機翼的狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，在機身周圍制造氣壓差而完成各類飛行動作，并且其發(fā)動機只能提供向前的推力。但直升機的主副螺旋槳可在水平和垂直方向上對機身提供動力，這使其不需要普通飛機那樣的巨大機翼，二者的區(qū)別可以說是顯而易見。下面我們便對直升機的操控系統(tǒng)做一個簡單的剖析。

 直升機的操縱系統(tǒng)可分為三大部分：

  踏板 在直升機駕駛席的下方通常設(shè)有兩塊踏板，駕駛員可以通過它們對尾螺旋槳的輸出功率和槳葉的傾角進行調(diào)節(jié)，這兩項調(diào)整能夠?qū)�機頭的水平方向產(chǎn)生影響。

  周期變距桿 位于駕駛席的中前方，該手柄的控制對象為主螺旋槳下方自動傾斜器的不動環(huán)。不動環(huán)可對主螺旋槳的旋轉(zhuǎn)傾角進行調(diào)整，決定機身的飛行方向

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 總距桿 位于駕駛席的左側(cè)，該手柄的控制對象為主螺旋槳下方自動傾斜器的動環(huán)。動環(huán)通過對主螺旋槳的槳葉傾角進行調(diào)節(jié)來對調(diào)整動力的大小。另外，貝爾公司生產(chǎn)的系列直升機在總距桿上還集成有主發(fā)動機功率控制器，該控制器可根據(jù)主螺旋槳槳葉的旋轉(zhuǎn)傾角自動對主發(fā)動機的輸出功率進行調(diào)整。

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飛行操作


  升降 有些讀者可能會認為，直升機在垂直方向上的升降是通過改變主螺旋槳的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。誠然，改變主螺旋槳的轉(zhuǎn)速也不失為實現(xiàn)機體升降的方法之一，但直升機設(shè)計師們很早之前便發(fā)現(xiàn)，提升主螺旋槳輸出功率會導致機身整體負荷加大。所以，目前流行的方法是在保持主螺旋槳轉(zhuǎn)速一定的情況下依靠改變主螺旋槳槳葉的傾角來調(diào)整機身升力的大小。駕駛員可通過總距桿完成這項操作。當把總距桿向上提時，主螺旋槳的槳葉傾角增大，直升機上升；反之，直升機下降。需要保持當前高度時，一般將總距桿置于中間位置。

  平移 直升機最大飛行優(yōu)勢之一是：可以在不改變機首方向的情況下，隨時向各個方向平移。這種移動是通過改變主螺旋槳的旋轉(zhuǎn)傾角來實現(xiàn)的。當駕駛員向各個方向扳動周期變距桿時，主螺旋槳的主軸也會發(fā)生相應(yīng)的傾斜。此時，主螺旋槳所產(chǎn)生的推力分解為垂直和水平兩個方向的分力，垂直方向的分力依舊用于保持飛行高度，水平方向上的分力可使機身在該方向上產(chǎn)生平移。

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需要指出的是，以上分析是將主螺旋槳看作一個整體而得出的。如果我們把目光投向每一片槳葉的受力情況，將呈現(xiàn)出更為復雜的情況。直升機螺旋槳的橫截面與普通飛機機翼的橫截面類似，均為頭粗尾尖的紡錘型或半紡錘型。當槳葉劃過空氣時的切入角度發(fā)生變化時，槳葉所產(chǎn)生的升力也會隨之改變。而在直升機主螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面偏離水平面的情況下，單片槳葉劃過空氣的切入角度將隨著螺旋槳的轉(zhuǎn)動而發(fā)生周期性的變化。同理，該片槳葉所產(chǎn)生的升力也會表現(xiàn)為周期性的改變。這也是駕駛艙中控制主螺旋槳主軸角度的操縱桿被稱為周期變距桿的由來。以四槳葉結(jié)構(gòu)的螺旋槳為例，當其旋轉(zhuǎn)面發(fā)生傾斜時，相對的兩片槳葉所產(chǎn)生的升力差同樣會對機身的飛行姿態(tài)和移動方向造成影響。事實上，設(shè)計師正是利用了這種升力差，才能夠使直升機在空中靈活自如地飛行。

  旋轉(zhuǎn) 那么直升機又是如何在水平面上進行旋轉(zhuǎn)的呢？這個功能是通過直升機的尾螺旋槳來完成的。對于只裝有一具主螺旋槳的直升機來說，如果把機身和主螺旋槳看作一對施力和受力物體的話，主螺旋槳旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的反作用力必然會使機身向相反的方向轉(zhuǎn)動。要保持機身的穩(wěn)定，就必須增加一個額外的力矩來抵消這種旋轉(zhuǎn)，這也是設(shè)計師在直升機尾部安裝尾螺旋槳的原因。當直升機處于直線飛行時，尾槳的推力力矩與主槳的反作用力矩剛好構(gòu)成一對平衡力矩，而只需改變尾槳的輸出功率機身就可以在水平面上進行旋轉(zhuǎn)。大多數(shù)直升機都是通過駕駛席前方的一對腳踏板來調(diào)整機頭方向。有了上面的分析，我們就不難理解這對踏板實際控制的是尾槳的功率。 

 通過上面的介紹，相信讀者已經(jīng)對直升機的駕駛和飛行原理有了初步的了解。事實上，直升機的每一個動作都是上述三個基本控制系統(tǒng)共同作用的結(jié)果。以起飛為例，直升機在起飛時通常是先啟動主螺旋槳，使飛機垂直升至1～1.5米的高度，然后駕駛員會一方面加大主螺旋槳的槳葉傾角來加快爬升，另一方面還會讓主螺旋槳向前傾斜以提升飛行速度。隨著主螺槳旋功率的增加，駕駛員還需不斷調(diào)整尾螺旋槳的功率使機身保持直線飛行。可以說直升機在飛行中的每時每刻都貫穿著數(shù)個力的平衡與失衡，所以直升機的操作系統(tǒng)看似簡單，要想真正掌握卻絕非易事。

 

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無錫錫通

老大  你想開飛機？

我在飛

開真飛機暫時還不想，我現(xiàn)在在制作一個遙控航模。還沒成功。

cmx

我覺得1.JPG的"操縱直升機所可利用的力"的主螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反。

我在飛

ty55，你好

  B' I) W# O+ x. w開始我也同感，可細考慮是對的。

syw開門造車

我在飛 友好！

& h3 d/ q9 m5 Q* j# O( E0 a* W5 A3 d1？：主漿和尾漿是同一動力，還是采用各自動力機？
2？：如果是同一動力，則尾漿推力如何控制？
3？：采用油動，還是有線電動？
; L# p+ K8 W2 I" H4？：是準備做實用模型，還是是簡易模型，僅僅用于玩？
2 u. C5 |- Q: |  p. I4 V5 S5？：采用簡易控制，還是準備加些自動控制？
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我在飛

syw開門造車  您好！

我做的航模主漿由汽油機驅(qū)動，尾漿用直流電機驅(qū)動。尾漿的推力采用遙控比例控制。

只是感覺好玩制作的簡易遙控模型，用6路比例遙控控制。沒有成功。關(guān)鍵還要再裝陀螺儀等用于平衡的部件（開始沒有考慮到）和更換更好的無線遙控設(shè)備，價格很貴的，所以暫時停滯了。

cmx

原帖由 我在飛 發(fā)表 4 ?5 V9 N* n a1 | ty55，你好

開始我也同感，可細考慮是對的。

我在飛:你好!
我的理解是:主螺旋槳逆時針旋轉(zhuǎn)時，（必須根據(jù)旋向決定槳葉升角）除產(chǎn)升力外
對機身而言還有一與主螺旋槳旋向相反，扭矩相等的反作用力。若無尾螺旋槳的
話就不知是主螺旋槳旋轉(zhuǎn)還是機身旋轉(zhuǎn)？尾螺旋槳應(yīng)起到平衡反作用力的作用。
根據(jù)圖示應(yīng)改變主螺旋槳的旋向或?qū)⑽猜菪龢�推力旋轉(zhuǎn)180度。不知怎么理解？

我在飛

ty55 你好

- H4 d& B! C0 ?* L( y3 {尾漿就是克服主漿的作用力，如沒有尾漿，機身將隨主漿的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。力是相對的。

sy6

感謝我在飛
長見識了