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機械社區

標題: 直升機的操縱及駕駛原理 [打印本頁]

作者: 我在飛 時間: 2007-9-17 14:00
標題: 直升機的操縱及駕駛原理

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獲得，這就決定了其動力和操作系統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進行調節，在機身周圍制造氣壓差而完成各類飛行動作，并且其發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，二者的區別可以說是顯而易見。下面我們便對直升機的操控系統做一個簡單的剖析。

直升機的操縱系統可分為三大部分：

踏板在直升機駕駛席的下方通常設有兩塊踏板，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節，這兩項調整能夠對機頭的水平方向產生影響。

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。不動環可對主螺旋槳的旋轉傾角進行調整，決定機身的飛行方向

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

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速來實現的。誠然，改變主螺旋槳的轉速也不失為實現機體升降的方法之一，但直升機設計師們很早之前便發現，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速一定的情況下依靠改變主螺旋槳槳葉的傾角來調整機身升力的大小。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傾角來實現的。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生相應的傾斜。此時，主螺旋槳所產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生平移。

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生變化時，槳葉所產生的升力也會隨之改變。而在直升機主螺旋槳的旋轉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動而發生周期性的變化。同理，該片槳葉所產生的升力也會表現為周期性的改變。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。以四槳葉結構的螺旋槳為例，當其旋轉面發生傾斜時，相對的兩片槳葉所產生的升力差同樣會對機身的飛行姿態和移動方向造成影響。事實上，設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。

旋轉那么直升機又是如何在水平面上進行旋轉的呢？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，主螺旋槳旋轉所產生的反作用力必然會使機身向相反的方向轉動。要保持機身的穩定，就必須增加一個額外的力矩來抵消這種旋轉，這也是設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。大多數直升機都是通過駕駛席前方的一對腳踏板來調整機頭方向。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共同作用的結果。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個力的平衡與失衡，所以直升機的操作系統看似簡單，要想真正掌握卻絕非易事。

作者: 無錫錫通 時間: 2007-9-17 15:23
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
老大你想開飛機？

作者: 我在飛 時間: 2007-9-17 17:25
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
開真飛機暫時還不想，我現在在制作一個遙控航模。還沒成功。

作者: cmx 時間: 2007-9-17 17:46
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
我覺得1.JPG的"操縱直升機所可利用的力"的主螺旋槳的旋轉方向應相反。

作者: 我在飛 時間: 2007-9-17 21:05
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
ty55，你好

開始我也同感，可細考慮是對的。

作者: syw開門造車 時間: 2007-9-17 22:56
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
我在飛友好！

1？：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？
4？：是準備做實用模型，還是是簡易模型，僅僅用于玩？
5？：采用簡易控制，還是準備加些自動控制？
6？：

syw 070917---22.56

作者: 我在飛 時間: 2007-9-18 08:43
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
syw開門造車您好！

我做的航模主漿由汽油機驅動，尾漿用直流電機驅動。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備，價格很貴的，所以暫時停滯了。

作者: cmx 時間: 2007-9-18 20:25
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理

原帖由 我在飛 發表0 R3 z7 g! i1 h, m" A* R% } 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時，（必須根據旋向決定槳葉升角）除產升力外
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還是機身旋轉？尾螺旋槳應起到平衡反作用力的作用。
根據圖示應改變主螺旋槳的旋向或將尾螺旋槳推力旋轉180度。不知怎么理解？

作者: 我在飛 時間: 2007-9-18 21:48
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
ty55 你好

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方向旋轉。力是相對的。

作者: sy6 時間: 2007-9-22 08:27
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
感謝我在飛
長見識了

作者: 天水藍 時間: 2007-9-22 08:55
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
原來我上學的時候，我們系統的學校機械類有一門課叫飛行原理，大開本大概300頁左右。不過我上學的時候那個科目就已經停掉了。從學校的教材庫里我當時還找到過那本書，其中有很詳細的直升飛機原理，非常的復雜，特別是螺旋槳的鉸鏈結構。遺憾的是那本書現在也找不到了，否則可以提供給樓主參考。

前兩天在圖書城里還看到一套坦克設計，本想買下來回家解悶用，想想自己時間有限，還是放棄了

作者: eyginu 時間: 2007-9-22 09:55
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
我只能看看了

作者: syw開門造車 時間: 2007-9-24 06:30
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
我在飛友好！

你在7樓的發言：
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
好的無線遙控設備，價格很貴的，所以暫時停滯了。

//***************************************
在“可視距范圍內”對固定翼飛機遙控只要3路就可以了：
1、發動機供油調節------既，控制速度。
2、方向舵調節-----------既，控制方向。
3、水平舵調節。

在“可視距范圍內”對直升飛機遙控也同樣是，只要3路就可以了：
1、主漿發動機供油調節------既，控制升降。
2、副漿發動機供油調節------既，控制方向。
3、主漿翼桿與垂線的角度調節-----既，控制前進還是旋停。

//***************************************

問題不在于是否擁有多路的“更好的無線遙控設備”，也不在于是否
安裝“陀螺儀”！
你的6路遙控器足夠用了，沒有“陀螺儀”，做一個重鍾式角度儀也可以代替。

問題出在：你很難對直升機進行“多因素協調控制”。

//***********************************
在“可視距范圍內”，“固定翼飛機”和“直升機”的“最小控制系統”
同樣是3路，
對“固定翼飛機”用3路控制可行。
而對“直升機”用3路控制卻很難！其原因就是直升機是“對多因素進行協調控制”，

//**********************************
“對多因素進行協調控制”，就必需借助于計算機（單片機）系統了。
歸隱在談到對多因素進行協調控制時，曾舉過一個對B-2隱形轟炸機進行控制方面
的例子，在那個例子中，采用人工直接控制，根本就不可能。

syw 070924---06.30

作者: 我在飛 時間: 2007-9-24 11:12
標題: Re: 直升機的操縱及駕駛原理
syw開門造車您好！

我的遙控器不能設定控制曲線，所有各軸的聯動不好。
我的遙控路數分配1 發動機油門，2主漿功角控制，這兩項都是控制上升和下降的，
3前后傾角，控制前進倒退，4左右傾角，控制轉向。 5尾漿，控制機身方向。
6是備用通道。
現在的主要就是您說的“對多因素進行協調控制”解決有難度。。。。。

作者: cnqdws 時間: 2007-12-12 23:03
謝謝老大,我已經對直升機的駕駛和飛行原理有了初步的了解。

作者: 喀秋莎 時間: 2009-1-23 14:36
現在知道直升機是如何前進及轉彎了！

作者: 鋼鐵俠A 時間: 2009-1-24 12:56
哈哈，學習！

作者: miles2002cn 時間: 2009-7-30 15:28
我也好想飛

作者: 草原蒙狼 時間: 2009-7-31 11:32
不錯那天駕駛員暈了咱來開呵呵

作者: honghuzhonggong 時間: 2009-9-16 11:09
牛逼

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