當(dāng)一架直升機(jī)從頭頂?shù)涂诊w過(guò)的時(shí)候，很多人可能都會(huì)想，直升機(jī)是怎么駕駛的，和開(kāi)汽車(chē)是不是差不多？媒體報(bào)道有駕照就會(huì)開(kāi)99A坦克，那開(kāi)直升機(jī)是什么體驗(yàn)?zāi)?？今天我們就探討一下這個(gè)問(wèn)題。 駕駛手動(dòng)擋汽車(chē)相對(duì)復(fù)雜，行駛過(guò)程中，雙手負(fù)責(zé)控制方向盤(pán)，右手還要負(fù)責(zé)換檔，左腳控制離合器，右腳控制油門(mén)和剎車(chē)。駕駛直升機(jī)也需要手腳并用，下面就以單旋翼帶尾槳直升機(jī)為例，分析如何操控直升機(jī)飛行。首先需要了解一下直升機(jī)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 直升機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（圖片來(lái)源：專(zhuān)家資料圖）

簡(jiǎn)單講，直升機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，槳葉產(chǎn)生升力，槳轂控制旋翼，尾槳控制機(jī)頭方向。駕駛直升機(jī)需要使用駕駛艙內(nèi)的周期變距桿、總距油門(mén)桿和腳蹬等操縱機(jī)構(gòu)。周期變距桿控制直升機(jī)在水平方向的運(yùn)動(dòng)，總距桿控制直升機(jī)起降，腳蹬則控制直升機(jī)的航向。為了便于理解，下面按照操縱機(jī)構(gòu)分別進(jìn)行分析。

圖2 直升機(jī)簡(jiǎn)易控制示意圖（圖片來(lái)源：專(zhuān)家資料圖）

問(wèn)題一：如何控制直升機(jī)的飛行方向？

直升機(jī)前飛、后飛、左飛或右飛是通過(guò)周期變距桿進(jìn)行控制的。周期變距桿，也被稱(chēng)為駕駛桿，前推變距桿，直升機(jī)則前飛，后推則后飛，左右也是一樣。直升機(jī)的升力，來(lái)自于轉(zhuǎn)動(dòng)的旋翼。旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)形成一個(gè)底面朝上的旋轉(zhuǎn)錐體。在直升機(jī)低空懸停時(shí)，旋轉(zhuǎn)錐體向上的拉力和直升機(jī)重力平衡。向前推桿，錐體前傾，旋翼拉力在垂直方向和水平方向產(chǎn)生兩個(gè)分力，水平方向的分力就是直升機(jī)前飛的拉力。

圖3 直升機(jī)前飛和懸停受力分析示意圖（圖片來(lái)源：專(zhuān)家資料圖）

周期變距桿的動(dòng)作將引起一連串非常復(fù)雜的機(jī)械鏈接互動(dòng)。如圖4、圖5所示，變距桿通過(guò)液壓筒，會(huì)帶動(dòng)自動(dòng)傾斜器下 方不動(dòng)環(huán)隨著變距桿傾斜，進(jìn)而帶動(dòng)自動(dòng)傾斜器上方的動(dòng)環(huán)同步傾斜。自動(dòng)傾斜器動(dòng)環(huán)通過(guò)變距桿帶動(dòng)槳葉產(chǎn)生強(qiáng)制揮舞，槳葉迎角產(chǎn)生周期性改變，最終整個(gè)旋翼發(fā)生傾斜，旋翼拉力方向同步隨著周期變距桿發(fā)生改變，帶動(dòng)直升機(jī)飛行。

圖4 與周期變距桿連接的旋翼部件（圖片來(lái)源：專(zhuān)家資料圖）

問(wèn)題二：直升機(jī)如何控制起降？

直升機(jī)的高度變化是通過(guò)總距桿控制的，通過(guò)上提和下放總距桿，可以控制直升機(jī)飛行高度上升和下降?？偩鄺U最終改變的是所有槳葉的總槳距，簡(jiǎn)稱(chēng)總距。上提總距桿時(shí)，通過(guò)液壓筒帶動(dòng)自動(dòng)傾斜器不動(dòng)環(huán)整體上升，進(jìn)而使動(dòng)環(huán)跟隨上升，推動(dòng)變距桿增大所有槳葉迎角，槳葉升力增加，整個(gè)旋翼的拉力自然也增加，旋翼則帶動(dòng)直升機(jī)上升。上提總距桿時(shí)，還有一根鋼索會(huì)同步控制燃油調(diào)節(jié)器，加大燃油噴射，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與旋翼增加總距的動(dòng)力需求相適應(yīng)。

圖5 操縱機(jī)構(gòu)控制過(guò)程示意圖（圖片來(lái)源：專(zhuān)家資料圖）

下放總距桿的工作過(guò)程和上提總距桿工作過(guò)程正好相反。在這里需要特別說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)上提或下放總距桿同步控制油門(mén)增大或減小時(shí)，改變的是旋翼的總距，而不會(huì)大幅改變旋翼的轉(zhuǎn)速，旋翼轉(zhuǎn)速一直保持相對(duì)穩(wěn)定，這和駕駛汽車(chē)是不同的。

問(wèn)題三：直升機(jī)如何調(diào)整航向？

前面解釋了直升機(jī)如何直線飛行和如何改變高度兩個(gè)問(wèn)題。下面分析直升機(jī)如何轉(zhuǎn)彎的問(wèn)題。直升機(jī)是通過(guò)兩個(gè)腳蹬來(lái)改變航向的。蹬左側(cè)腳蹬直升機(jī)向左轉(zhuǎn)，蹬右側(cè)腳蹬直升機(jī)向右轉(zhuǎn)。如圖5所示，腳蹬和尾槳相連，能夠控制尾槳的槳距。

直升機(jī)尾槳主要是用來(lái)克服主旋翼旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的反作用力矩。千萬(wàn)別小看尾槳，一旦失效，機(jī)頭就會(huì)向主旋翼旋轉(zhuǎn)的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，極易造成飛行事故。踩下一側(cè)腳蹬時(shí)，改變了尾槳槳葉的角度，帶來(lái)尾槳槳距變化，主旋翼反作用力矩與尾槳力矩平衡被打破，直升機(jī)會(huì)向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)頭方向也自然隨著發(fā)生改變。

圖6 尾槳拉力變化與直升機(jī)航向關(guān)系示意圖（圖片來(lái)源：專(zhuān)家資料圖）

以上分別介紹了周期變距桿、總距桿、腳蹬等機(jī)構(gòu)的操作，在實(shí)際飛行過(guò)程中，飛行員需要協(xié)調(diào)使用操縱機(jī)構(gòu)，才能讓直升機(jī)保持穩(wěn)定的飛行狀態(tài)。比如直升機(jī)前飛時(shí)，向前推周期變距桿，旋翼拉力傾斜后不僅讓直升機(jī)加速，也會(huì)繞直升機(jī)重心產(chǎn)生下俯力矩，使機(jī)身向下傾斜。也就是說(shuō)，直升機(jī)前飛加速是要低頭的。飛行員必須在下俯角度達(dá)到要求時(shí)，及時(shí)往回拉桿使俯仰力矩平衡，否則直升機(jī)一直下俯，就會(huì)失去控制。另外，直升機(jī)前飛加速時(shí)，旋翼上的拉力是不對(duì)稱(chēng)的，會(huì)讓機(jī)身產(chǎn)生傾斜，旋翼右旋直升機(jī)會(huì)向右傾，左旋直升機(jī)向左傾，加速度越大，傾角就越大。因此飛行員向前推桿時(shí)還要向左或向右壓桿，以保持平衡狀態(tài)。

如果在加上復(fù)雜氣流的影響，保持直升機(jī)穩(wěn)定難度會(huì)進(jìn)一步增加，需要直升機(jī)飛行員通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)不斷調(diào)整以保持動(dòng)態(tài)平衡?？梢?jiàn)，駕駛直升機(jī)比駕駛汽車(chē)要復(fù)雜得多，有沒(méi)有想學(xué)直升機(jī)駕駛的沖動(dòng)？

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出品：科普中國(guó)軍事科技前沿

作者：陸鷹（軍事專(zhuān)家）

策劃：金赫

科學(xué)審核：梁春暉（軍事專(zhuān)家）

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

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