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度旋轉(zhuǎn)，達(dá)到旋翼傾斜旋轉(zhuǎn)。下旋轉(zhuǎn)斜板不隨旋翼轉(zhuǎn)動，但傾斜角度可以由飛行員通過機(jī)械連桿或液壓作
動筒控制，以控制旋翼的傾斜角度。下旋轉(zhuǎn)斜板不光可以前低后高，還可以左低右高，或向任意方向偏轉(zhuǎn)。
這就是直升機(jī)旋翼可以向任意方向傾斜的道理。這個改變旋翼在每個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)角度的控制稱周期距控制
（cyclic control），用來控制行進(jìn)方向。直升機(jī)的另一個主要的飛行控制為槳葉的槳距（pitch），用來
控制升力，這稱為總距控制（collective control）。和固定翼飛機(jī)的飛行控制不同，直升機(jī)不靠氣動翼
面實(shí)現(xiàn)飛行控制，而是靠這總矩控制和周期距控制 實(shí)現(xiàn)飛行控制。bbs.5imx.com8l._.k0q0i i*`,a.[
旋翼傾斜，造成升力的作用力軸線傾斜，由于作用力軸線不再通過重心，造成扭轉(zhuǎn)力矩，使飛機(jī)向旋翼傾
斜方向滾轉(zhuǎn)，直到作用力軸線重又通過重心，恢復(fù)平衡
周期距控制不僅用來控制行進(jìn)方向，還用來控制滾轉(zhuǎn)姿態(tài)。正常飛行時，旋翼的升力軸線必定通過飛
機(jī)的重心，不然飛機(jī)要發(fā)生滾轉(zhuǎn)。周期距控制使旋翼傾斜的同時，升力軸線同時傾斜，偏離直升機(jī)的重心，
造成滾轉(zhuǎn)力矩。飛機(jī)發(fā)生滾轉(zhuǎn)之后，飛行員的控制逐漸回中（否則就一直滾轉(zhuǎn)下去了），重心位置移動，
升力軸線重又通過重心，恢復(fù)平衡，盡管這時飛機(jī)可能是歪著或前傾、后仰的。事實(shí)上，為了在中速巡航
時機(jī)身保持水平，以減小平飛阻力，直升機(jī)的重心通常都在旋翼圓心稍后的地方，這樣旋翼可以自然向前
傾斜一定的角度，而機(jī)身依然保持水平。但為了達(dá)到最大速度，機(jī)身應(yīng)該前傾，也就是壓低機(jī)頭，這樣好
最大限度地發(fā)揮發(fā)動機(jī)功率，而不至于產(chǎn)生不必要的升力，本意要向前飛得快，結(jié)果速度沒有上去多少，
反而越飛越高了。同樣道理，從空中急降時，用周期距控制使機(jī)頭高高仰起，旋翼后傾，既利用增加的機(jī)
身迎風(fēng)面積造成的阻力減速，又利用主旋翼向前的推力分量做反推力剎車，可以極快地減速、著陸，減少
在敵人火力下的暴露時間。周期距控制也使直升機(jī)的側(cè)飛、倒飛成為可能，既強(qiáng)化了懸停中對側(cè)風(fēng)的補(bǔ)償
能力，又極大地增強(qiáng)了對常規(guī)固定翼飛機(jī)來說匪夷所思的非常規(guī)機(jī)動性能。
直升機(jī)異乎尋常的起落性能提供了無數(shù)可能性，也帶來無數(shù)的問題，其中一個就是翻滾問題。在側(cè)風(fēng)
中垂直著陸時，機(jī)身在周期距控制下向迎風(fēng)方向傾斜以保持平衡，這和側(cè)風(fēng)中騎自行車要歪著身子是一樣
道理。在懸停過程中，機(jī)身橫滾的支點(diǎn)還是在重心，但一側(cè)機(jī)輪首先接地時，機(jī)輪就變成支點(diǎn)，這時如果
控制不當(dāng)，就會“別住腳”，向外側(cè)翻滾，造成事故。為了恢復(fù)水平，如果升力軸線在著地機(jī)輪的內(nèi)側(cè)，
應(yīng)該降低總距（減油門），用重力使機(jī)身正確落地；如果升力軸線在著地機(jī)輪外側(cè)，那就應(yīng)該增加總距（加
油門），用升力來恢復(fù)水平姿態(tài)。用錯了，就會發(fā)生翻滾事故。沒有側(cè)風(fēng)但是在起伏的艦船甲板上著陸，
也有同樣的問題。反過來的問題是在斜坡上起飛。飛行員必須小心地尋找旋翼水平的姿態(tài)，先將一側(cè)機(jī)輪
離地，機(jī)身達(dá)到水平狀態(tài)，再增加升力，使另一側(cè)機(jī)輪離地，達(dá)到升空。如果動作過急，在升力軸線還沒
有垂直時就匆忙離地，即使后離地的機(jī)輪沒有拖地以造成不利滾動力矩，支點(diǎn)從后離地的機(jī)輪瞬時轉(zhuǎn)移到
旋翼飛行原理
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機(jī)身重心所造成的劇烈擺動，可能使飛機(jī)失控。由于側(cè)風(fēng)和地面亂流的影響，旋翼水平還不一定就是正確
的姿態(tài)，必須對側(cè)風(fēng)和亂流進(jìn)行補(bǔ)償，所以直升機(jī)在復(fù)雜條件下的起落需要相當(dāng)?shù)募记伞?br />
側(cè)風(fēng)下垂直著陸，要防止支點(diǎn)突然轉(zhuǎn)移到外側(cè)機(jī)輪而引起翻滾的問題 / 斜坡上起飛，要注意不能太猛，否
則重心突然從后離地的機(jī)輪向重心轉(zhuǎn)移，會造成突然而劇烈的擺動，危害飛行安全
旋翼是圓周運(yùn)動，由于半徑的關(guān)系，翼尖處線速度已經(jīng)接近音速時，圓心處線速度為零！所以旋翼靠
近圓周的地方產(chǎn)生最大的升力，而靠近圓心的地方只產(chǎn)生微不足道的升力。槳葉向前劃行時，槳葉和空氣
的相對速度高于旋轉(zhuǎn)本身所帶來的線速度；反之，槳葉向后劃行時，槳葉和空氣的相對速度就低于旋轉(zhuǎn)本
身所帶來的線速度，這樣，旋翼兩側(cè)產(chǎn)生的升力還不均勻，不做任何補(bǔ)償?shù)脑挘Σ羁梢赃_(dá)到 5：1。這
個周期性的升力變化不僅使機(jī)身向一側(cè)傾斜，而且每片槳葉在圓周中不同方位產(chǎn)生不同的升力和阻力，周
期性地對槳葉產(chǎn)生強(qiáng)烈的扭曲，既大大加速材料的疲勞，又引起很大的振動。所以旋翼的氣動設(shè)計(jì)可以比
高性能固定翼飛機(jī)的機(jī)翼設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。
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直升機(jī)以 130 公里/小時前行，主旋翼翼尖線速度 420 公里/小時，槳葉在不同位置和氣流的相對速度是
不同的，產(chǎn)生的升力也不同 / 固定槳葉的升力分布，等高線是與半翼展處產(chǎn)生的升力的比值
前面提到的 de la Cierva 是在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這個問題的。他的模型旋翼機(jī)試飛很成功，但是全尺寸的
旋翼機(jī)一上天就橫滾翻，開始以為是遇到突然的橫風(fēng)，第二架飛機(jī)上天同樣命運(yùn)。de la Cierva 經(jīng)過研究，
發(fā)現(xiàn)模型旋翼機(jī)的槳葉是用藤條材料做的，有彈性，而全尺寸旋翼機(jī)的槳葉是剛性的鋼結(jié)構(gòu)，由此認(rèn)識到
槳葉的揮舞鉸的必要性。具體來說，為了補(bǔ)償左右的升力不均勻，和減少槳葉的疲勞，槳葉在翼根要采用
一個容許槳葉載回轉(zhuǎn)過程中上下?lián)]舞的鉸鏈，這個鉸鏈稱為揮舞鉸（flapping hinge，也稱垂直鉸）。槳
葉在前行時，升力增加，槳葉自然向上揮舞。由于槳葉在旋轉(zhuǎn)過程中同時上升，槳葉的實(shí)際運(yùn)動方向不再
是水平的，而是斜線向上的。槳葉和水平面的夾角雖然不因?yàn)闃~向上揮舞而改變，但槳葉和氣流的相對
運(yùn)動方向之間的夾角由于這斜線向上的運(yùn)動而變小，這個夾角（而不是槳葉和水平面之間的夾角）才是槳
葉真正的迎角。槳葉的迎角在升力作用下下降，降低升力。槳葉在后行時，槳葉的升力不足，自然下垂，
變旋轉(zhuǎn)邊下降造成槳葉和氣流相對運(yùn)動方向之間的夾角增大，迎角增加，增加升力。由于離心力使槳葉有
自然拉直的趨勢，槳葉不會在升力作用下無限升高或降低，機(jī)械設(shè)計(jì)上也采取措施，保證槳葉的揮舞不至
于和機(jī)體發(fā)生碰撞。槳葉在環(huán)形過程中，不斷升高、降低，翼尖離圓心的距離不斷改變，引起科里奧利效
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旋翼飛行原理(3)
