直升机飞行原理涉及空空气动力学、飞行力学、机械结构等诸多知识。本文仅供感兴趣的朋友“走马观花”，初步了解直升机飞行的一些基本原理。

紧张感的产生。

当直升机停在地面上时，旋翼的叶片会因自身重量而自然下垂。直升机飞行时，旋翼持续旋转，叶片上表面流过空空气，流管变窄，流速加快，压力下降。当空空气流过叶片下表面时，流管变粗，流速减慢，压力增加。这样，在叶片的上表面和下表面之间形成压力差，并且在叶片上产生向上的拉力。拉力受多方面影响，如叶片与气流的夹角、空空气密度、机翼的大小和形状、叶片与气流的相对速度等。叶片的拉力之和就是转子的拉力。

直升机飞行时，旋翼的叶片会形成一个有一定锥度、底部朝上的大锥体，称为旋翼锥体。转子的拉力垂直于转子锥体的底部。向上的拉力大于直升机自重时，直升机上升，小于直升机自重时，直升机下降，刚好相等，直升机悬停。

通过控制旋翼锥体向前、后、左、右方向的倾斜，可以改变旋翼拉力的方向，使直升机可以朝不同的方向飞行。

“烦人”的反作用力。

牛顿第三定律告诉我们“两个相互作用的物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上”。因此，当直升机驱动旋翼旋转时，旋翼必然会对直升机产生反作用力矩。如果只有一个旋翼，没有采取其他措施，直升机机体将进入“非自愿”旋转。

为此，设计师想了很多办法来控制反作用力矩，比如按照并排、前后柱、上下同轴等布局，安装两个大小相等、旋转方向相反的转子来抵消彼此的反作用力矩。，然后利用射流引射器与主旋翼下洗气流之间的有利相互作用抵消反作用力矩，但最简单的办法是在尾部安装一个垂直旋转的小旋翼，这种旋翼称为尾旋翼，通过“拉”或“拉”来实现。除非另有说明，本文指的是这种具有单旋翼和尾桨的直升机。

通过控制尾桨的“拉力”或“推力”，可以使直升机偏转，从而实现直升机的转弯。

刀锋挥舞。

当转子旋转时，它做圆周运动。由于半径的原因，叶尖的线速度很大，而靠近叶片中心的根部线速度很小，甚至几乎为零。因此，单个叶片上产生的升力在任何地方都不相同。最大升力产生在叶尖附近，但根部附近只产生很小的升力。

此外，当直升机向前运动时，旋翼内前桨叶(向机头旋转的桨叶)的相对气流速度高于后桨叶(向机尾旋转的桨叶)，其产生的升力也大于后桨叶，导致两侧升力不均匀。

如果叶片与轮毂刚性连接，一方面叶片上不均匀的升力会对叶片造成强烈的扭转，不仅会加速叶片材料的疲劳，还容易引起振动；另一方面，旋翼两侧升力不均匀会导致机体失去平衡，向一侧滚转。为了解决这些问题，设计者设计了一种连接叶片和轮毂的铰链装置，即“拍动铰链”。

“拍打铰链”，也叫“水平对比法”，是在叶片根部设置一个水平轴孔，通过螺栓与轮毂连接。这种连接方式允许刀片在一定范围内摆动。这样，当叶片向前运动时，由于升力的增加，叶片自然向上摆动，其运动的实际方向不是水平的，而是斜向上的。由于这种运动，叶片的实际迎角也减小，升力也减小。当叶片向后转时，升力不足，自然下降。这种旋转时下落的运动增加了叶片和升力的实际迎角。同时，由于离心力的存在，叶片会自然伸直，所以在升力的作用下不会无限上升或下降，也就是说叶片的挥舞幅度不是无限的。同时，设计师在机械结构上也采取了相应的措施，保证叶片不会因无限挥舞而与机身发生碰撞。

闪光的问题

叶片的拍动虽然解决了升力不均匀、材料疲劳等问题，但也带来了新的问题。当叶片向上摆动时，重心与转轴的距离减小，产生的科氏力力矩加速了叶片的转动。当叶片恢复水平时，重心与转轴的距离增大，科氏力力矩会使叶片转动变慢。科里奥利力力矩的大小和方向随着叶片的摆动而周期性变化，叶片也在水平方向来回摆动，以补偿摆动引起的科里奥利效应。如果不加以控制，对叶根的伤害会非常大。解决办法是安装一个“拖曳铰链”。

“拖铰”又称“竖铰”，是在叶片根部设置一个竖轴孔，通过螺栓与轮毂的其他结构连接。这种连接方式允许叶片在小范围内来回摆动，从而避免叶片根部弯曲或疲劳断裂。此外，为了给叶片绕阻力铰链的摆振运动提供阻尼，保证足够的稳定裕度，防止“地面共振”的发生，通常在阻力铰链上安装一种称为摆振阻尼器的摆振阻尼器。

由于阻力铰链的存在，叶片自然增大了后掠角(所谓“滞后”，是因为叶片在旋转方向上的角速度低于圆心的旋转速度)，使叶片在气流方向上的截面长度同相增大，强化了减小攻角的效果。向后走时，摆振阻尼器使叶片回到正常位置(所谓“超前”，是因为叶片在旋转方向上的角速度高于圆心的转速)，增强了增大攻角的效果，所以阻力铰链有时也称为超前-滞后铰链。

可变距离问题。

叶片根部还有一个重要的铰链装置，即“变桨距铰链”，又称“轴向铰链”。它的作用是使叶片在一定范围内绕其轴线偏转，从而改变其安装角度，从而调节叶片产生的升力。简单来说，就是实现叶片变桨距运动的旋转关节。

扑翼铰链、拖曳铰链和变桨距铰链是实现直升机控制和旋翼正常工作的关键。

其他形式

除了采用全铰接旋翼的直升机(配有拍动铰链、阻力铰链和变桨距铰链)外，有的直升机采用球形弹性体轴承总成实现三个铰接部件的功能，即真实拍动铰链、阻力铰链和变桨距铰链，有的则采用非铰接结构，即取消独立拍动铰链和阻力铰链，通过叶根柔性元件的变形实现挥舞和摆振功能。

此外，主旋翼只有两个桨叶的直升机通常采用跷跷板式轮毂结构，轮毂通过水平螺栓结构与主轴连接，轮毂可绕此螺栓转动。

控制机制

如上所述，通过控制旋翼和尾桨，直升机可以上升、下降、盘旋、向前飞行、侧向飞行和转向。因此，实际上直升机的控制机构主要针对旋翼和尾桨。直升机的主要控制机构包括转向柱(又称周期变桨距杆)、全桨距杆、踏板等。

转向柱位于驾驶员座椅前方，通过控制线与自动倾翻器连接，转子椎体的倾斜方向由自动倾翻器控制。

总俯仰杆通常位于驾驶员座椅的左侧，由驾驶员左手操作。它通过控制线与自动倾转器相连，所有叶片的攻角都由自动倾转器控制，这样就可以改变叶片的螺距，从而改变旋翼的升力。旋转油门控制机构设置在一些总距操纵杆的手柄上，用于调节发动机的油门，使发动机的输出功率能够适应转子叶片变桨后转子所需的功率。一些全桨距杆集成了发动机功率控制器，可以根据转子叶片的桨距变化自动调节发动机的输出功率。因此，总距离杆也称为总距离油门杆。

自动调角器是实现转向杆和总距杆操作的重要部件，由两个主要部分组成:非旋转环和旋转环。非旋转环安装在转子轴上，通过控制线系统与转向杆和**定距杆连接。它可以向任何方向倾斜，并沿着转子轴上下垂直移动，但不能旋转。旋转环通过轴承安装在非旋转环上，并通过拉杆与变距铰链(轴向铰链)连接，变距铰链不仅可以与转子轴一起旋转，还可以沿着非旋转环倾斜，并作为一个单元沿着旋转轴上下垂直移动。

操纵的实现。

驾驶员通过控制线系统或液压助力装置使自动调角器的旋转环和非旋转环一起向相应方向倾斜。由于转环通过固定长度的拉杆与桨叶的俯仰铰链连接，自动倾转器的倾斜会使桨叶的俯仰周期性变化，使旋翼空气动力不对称，旋翼锥体会向相应方向倾斜，旋翼的拉力矢量方向也会向相应方向倾斜，从而达到控制直升机横向和纵向飞行的目的。如果转向柱向前偏离中立位置，旋翼锥体向前倾斜，直升机低头向前运动；向后，旋翼锥体向后倾斜，直升机抬头后退；向左，旋翼锥体向左倾斜，直升机向左倾斜并向左移动；向右，旋翼锥体向右倾斜，直升机向右倾斜并向右移动。

驾驶员提升和降低**俯仰杆的操作通过控制线系统使自动调角器的旋转环和非旋转环沿着转子轴向向上或向下移动。另外，由于旋转环通过固定长度的拉杆与叶片的俯仰铰链连接，自动倾斜器的上下运动将导致叶片的俯仰增加或减少，这将增加或减少转子的升力。简单来说，桅杆升起时，叶片俯仰和发动机输出功率增大，旋翼升力增大，直升机上升。当桅杆下降时，叶片的螺距和发动机的输出功率减小，旋翼的升力减小，直升机下降。

踏板位于驾驶员座椅的前下部，由驾驶员双脚操作，通过控制线系统与尾桨连接，实现尾桨的变桨，控制尾桨叶片的俯仰，改变尾桨的“拉力”或“推力”。尾桨的结构与旋翼相似，但比旋翼简单得多。既没有自动倾斜器，也没有周期性的俯仰变化。一般来说，如果你在一侧踩踏板，直升机机头会偏向那一侧。