直升飞机的原理

Answer 1

　　直升飞机是当今功能最多的一种飞行器。 它的这种多功能性可使飞行员全面领略三维空间，这是其他飞机做不到的。 如果乘坐过直升飞机，您就会知道它是如何让人感到兴奋！
　　直升机原理 　 　　直升飞机高度的灵活性意味着它几乎可以飞到任何地方。 但是，这也意味着要驾驶它是非常复杂的。 飞行员必须具有三维观念，并且必须始终使用双臂和双腿才能使直升飞机停留在空中！ 驾驶直升飞机需要经过长期大量培训以及高度注意力集中。
　　在要想了解直升机原理以及它是如何做出复杂飞行动作的，将直升飞机的能力与火车、汽车和飞机的能力进行比较会有所帮助。 通过比较，您会知道为何直升飞机具有如此强大的功能！
　　如果您进过火车的驾驶室，就会知道，驾驶火车相当容易。 毕竟火车只有两个行驶方向，不是向前就是向后。 火车上有一个制动器，但没有转向机构。 是铁轨将火车带到它需要到达的地方。
　　由于火车只有两个行驶方向，因此用一只手就可以驾驶火车。
　　当然，汽车可以像火车一样向前和向后行驶。 当在任一方向行驶时，您还可以向左或向右转弯：
　　

　　要使汽车转向，就需要使用方向盘，驾驶员可以将它顺时针或逆时针旋转。 驾驶员可以用一只手和一只脚来驾驶汽车。
　　任何参加过飞行员培训或见过飞行员驾驶舱的人都知道，飞机的驾驶比汽车要复杂得多。 但其实它们也是很相似的：
　　飞机可以向前运动并左右转向。 另外它还具有上升和下降的能力。 但它无法向后飞行。因此，飞机具有五个不同运动方向，而汽车仅有四个。上升和下降能力是飞机的一个全新特色，它是飞机区别于汽车的特点之一。要控制飞机的向上和向下运动，需要用一个操纵杆取代方向盘，或者使方向盘能够向内和向外运动（除了顺时针和逆时针旋转之外）。在大多数飞机上，飞行员还通过两个踏板来操纵方向舵。因此，飞行员是用一只手和两只脚来驾驶飞机的。
　　直升飞机可以完成飞机所无法完成的三件事情：
　　直升飞机可以向后飞行。 　　整个直升飞机可在空中旋转。 　　直升飞机可在空中静止盘旋。 　　对于汽车或飞机来说，它们必须在移动中才能转向。而直升飞机则可以向任一方向侧向移动，也可以旋转360度。这些额外的运动自由度以及掌握这些运动需具备的技巧，正是直升飞机让人兴奋同时操作起来又很复杂的原因。　　操纵直升飞机时，一只手要握住周期变距操纵杆，它用于控制直升飞机的侧方向（包括向前、向后、向左和向右）。另外一只手握住总距操纵杆，它用于控制直升飞机的向上和向下运动（还控制发动机转速）。飞行员的双脚放在用于操纵尾旋翼的踏板上，尾旋翼可使直升飞机围绕自身的轴在任一方向上旋转。 驾驶直升飞机需要使用双手和双脚！　　本文中，您将了解到直升飞机的相关信息，包括它的各种能力以及它是如何做出众多令人惊异的事情的！　　直升飞机具有其他飞机所不具备的一些独特能力。 下面的视频中展示了直升飞机的几种能力。 　　直升飞机的特征就是能够在地面上方的某一点盘旋。在盘旋时，直升飞机还可以围绕它的轴旋转，这样飞行员就可以查看任意方向上的情况。
　　直升飞机的另一个独特之处是能够向后飞行。 同样，直升飞机还可以侧向飞行
　　由于直升飞机可以向后和侧向飞行，因此它可以做出一些有趣的表演。 在下面的视频中，一架直升飞机正在表演原地旋转，它在垂直于地面向下飞行的同时，自身进行360度旋转： 　
　　向前飞行的直升飞机还可以停止在半空中，并非常快速地盘旋，正像在下面的视频中所看到的那样：
　　所有这些动作对于飞机来说都是不可能做到的，飞机必须在向前飞行时才能从机翼获得升力（有关详细信息，请参见飞机如何飞上蓝天）。
　　您可以通过考虑前面所介绍的直升飞机的各种能力，开始了解直升飞机是如何飞行的。 让我们纵览一下直升飞机的各种能力，看一看它们是如何影响直升飞机的设计和控制的。
　　感谢Raleigh Helicopters我在此向Raleigh Helicopters公司总裁格伦·布朗以及本文视频中的飞行员兼演示人员Ellen Turcio表示感谢。他们二人提供了极大的帮助，并在我撰写本文过程中给予了鼎力支持。如果您处于北卡罗莱纳州罗利市区，并需要直升飞机服务或指导，那么您可以与Raleigh Helicopters公司联系，电话（919）497-1870。　　想像一下，我们要制造一架可轻而易举腾空而起的飞行器。 我们暂时不要担心如何降落，如何升到空中是我们关心的问题。如果您想通过桨叶提供向上的力，那么要产生升力，桨叶必须处于运动之中。 桨叶通过将空气下压并利用由此获得的作用力产生升力（有关详细信息，请参见[/url]飞机如何飞上蓝天，该文章详细解释了桨叶是如何产生升力的）。 　　旋转运动是保持桨叶处于连续运动状态的最简单方式。您可以将两个或更多桨叶安装在中心轴上并使轴旋转，这与吊扇上的叶片十分相似。直升飞机桨叶的形状与飞机螺旋桨的形状很相似，但直升飞机旋翼上的桨叶一般窄而薄，因为它们必须十分快速地旋转。 直升飞机的旋转桨叶总成称为主旋翼。如果在轴上为主旋翼桨叶提供一个微小的迎角并使轴旋转，桨叶就开始产生升力。 　　为了使轴旋转，就需要某种类型的发动机。 往复式汽油发动机和燃气涡轮发动机是两种最常见的发动机。 在离地前，发动机的传动轴通过变速器连接到主旋翼轴上。在离地后，发动机将与主旋翼轴同步运转。 这样，在没有任何阻力的情况下，机身将在与主旋翼旋转方向相反的方向上旋转。 为抑制机身旋转，您需要对它施加力。
　　向机身施加力的方式通常是在长尾桁上安装另外一组旋转桨叶。 这些桨叶称为尾旋翼。 尾旋翼的作用类似于飞机螺旋桨。通过在侧面产生推力，抵消发动机使机身旋转的趋势，尾旋翼可抑制机身旋转。通常，尾旋翼由一个长传动轴驱动。该轴经由主旋翼变速器、尾桁一直延伸到尾旋翼处的一个小型变速器。
　　这样就可以得到与下图类似的直升飞机：
　　为了对灵活直升飞机进行操纵，主旋翼和尾旋翼都需是可调节的。 以下两节将介绍如何对其进行调节。
　　调节尾旋翼非常简单，您只需改变尾旋翼桨叶的迎角，就可以通过尾旋翼使直升飞机在主传动轴所在轴线上旋转。
　　驾驶员可通过两个脚踏板来控制迎角。 通过以下两段视频，您可以看到这一过程：
　　您可以在驾驶员座舱的这个画面中看到踏板 　
　　尾旋翼桨叶的长度只有大约61厘米。
　　尾旋翼的桨毂可使飞行员改­变旋翼桨叶的迎角。
　　主旋翼是直升飞机上最重要的部件。 它提供了直升飞机飞行的升力，并可控制直升飞机的侧向运动、转向和飞行高度的改变。
　　为完成所有这些动作，首先要求旋翼要非常坚固。 它还必须能够通过桨毂的每圈旋转来调节旋翼桨叶的角度。 这种调节是通过自动倾斜器总成完成的。 　
　　自动倾斜器总成
　　自动倾斜器总成主要有两个作用：
　　在总距操纵方向上，自动倾斜器总成可以同时改变两个桨叶的角度。 这样就可以增加或降低主旋翼提供给直升飞机的升力，使直升飞机升高或降低。
　　在周期变距操纵方向上，自动倾斜器总成可以单独改变旋转时桨叶的角度。 这样就可使直升飞机在任意方向上实现360度运动。
　　自动倾斜器总成由两个斜盘组成（即固定斜盘和旋转斜盘），上图中分别用蓝色和红色部分所示。 　　由于连接装置（紫色）将旋转斜盘与传动轴连接在一起，因此旋转斜盘随传动轴（绿色）和旋翼桨叶（灰色）一起旋转。 　　桨距操纵杆（橙色）可使旋转斜盘改变旋翼桨叶的桨距。 　　固定斜盘的角度通过与固定斜盘相连的操纵杆（黄色）而发生改变。 　　若飞行员对周期距控制和总距控制实施操纵，固定斜盘的操纵杆将受到影响。 　　固定斜盘和旋转斜盘通过这两个斜盘之间的一组轴承相连接。 这些轴承可使旋转斜盘在固定斜盘上方旋转。
　　自动倾斜器总成可随桨叶的旋转改变主旋翼桨叶的迎角。
　　迎角越陡，提供的升力越大。 　　总距控制可同时改变两个桨叶上的迎角：
　　通过总距操纵，可以同时改变两个桨叶上的主旋翼迎角。
　　周期距控制可使自动倾斜器总成倾斜，从而使直升飞机一侧的迎角大于另一侧，如图所示：
　　周期距控制可使自动倾斜器总成倾斜，
　　从而不均衡地改变主旋翼桨叶的迎角。
　　直升飞机的驾驶需要经验和技巧。驾驶员需对周期距控制进行调节，以使直升飞机保持在地面上方的某一点。驾驶员需对总距操纵进行调节，以使其保持在固定高度。驾驶员需对脚踏板进行调节，以使直升飞机保持前进。您可以想象，在风力很大的情况下，驾驶直升飞机在空中盘旋是一个多么大的挑战！　　下面的视频可帮助您了解周期距控制、总距控制和自动倾斜器总成之间的关系。 一般而言： 　　总距控制可将自动倾斜器总成作为一个整体进行提升。这可以起到同时改变两个桨叶桨距的效果。 　　周期距控制可将自动倾斜器总成的一侧向上或向下推。这可以起到根据桨叶在旋转中的位置而均匀改变桨叶桨距的作用。周期距控制可使旋翼的桨叶在直升机的一侧具有较大迎角（因而获得较大的升力），而在另一侧具有较小迎角（因而获得较小的升力）。这种升力的不平衡可使直升机倾斜，并侧向移动。