近十年来，随着复合材料、动力系统、传感器特别是飞控技术的研究进展，无人直升机得到迅速发展，成为人们关注的焦点。
直升机机身包括旋翼、尾桨、机身、控制系统、动力装置等。
转子章
1. 主旋翼
主旋翼是直升机、旋翼机等旋翼飞行器的主要起升部件。 主旋翼由螺旋桨轮毂和若干叶片组成。 螺旋桨轮毂安装在转子轴上，螺旋桨轮毂上连接有细长翅膀形状的叶片。 。
1、转子旋转方向
当转子旋转时，有的转子向右旋转，有的转子向左旋转。 如果伸出右手，大拇指朝上（指向转子升力方向），四指握拳方向与转子旋转方向一致，则转子向右旋转;
如果伸出左手，拳头的四个手指与转子方向相同，则为左手转子。
2、主旋翼的作用
①产生升力以平衡直升机的重力和机身、水平尾翼、机翼等部件的垂直部件。
② 产生一个向前的水平分量，克服空气阻力，使直升机向前移动。
③ 悬停时，产生横向或向后的水平分量，导致直升机侧向或向后飞行。
④ 产生分力和力矩来控制或操纵直升机，类似于飞机上的各种控制面
主旋翼的组成
1. 螺旋桨轮毂 (gǔ)
简单来说，桨毂的作用一是连接螺旋桨叶片，二是连接传动主轴。 就好像汽车轮毂的作用一样。
提示：桨叶与桨毂之间的螺丝需要拧紧，但不能太紧。 一般来说，用三个手指就可以顺利地移动桨。
2.横拉杆和摇臂
又称变螺距拉杆、变螺距摇臂。 作用是连接螺旋桨轮毂、T型头和斜盘。 舵机控制斜盘的运动动量矩定理和动量矩守恒定律，通过拉杆和摇臂改变螺旋桨毂的方向，从而通过挥动桨叶来实现直升机的运动。
3. 十字板
斜盘又称斜盘，是直升机最重要的部件之一。 斜盘采用机械液压驱动，并与飞行员的操纵杆相连。 斜盘不仅可以前后倾斜，还可以向任意方向倾斜。 这驱动桨叶改变飞行姿态和方向。
4. 螺旋桨
螺旋桨是一种通过在空气或水中旋转叶片将发动机的旋转动力转化为推进力的装置。 螺旋桨的类型很多，应用也很广泛。 配备斜盘，实现直升机灵活运动。 “竹蜻蜓”是最原始的螺旋桨。
提示：直升机的螺旋桨非常重要，而且非常脆弱。 每次使用后尝试将其放入保护套中。 它还需要定期维护。
3. 尾桨
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，当直升机带动旋翼旋转时，旋翼必然会对直升机产生反作用力矩。 如果只有一个旋翼，不采取其他措施，直升机机身就会进入“不自主”旋转状态。
尾桨是指安装在单旋翼直升机机身尾部的小旋翼，用于平衡旋翼扭矩产生的反作用扭矩。 其结构与旋翼基本相同，其旋转平面与直升机的对称面平行。
1、尾桨的作用
它提供反力矩来维持飞机的平衡，同时利用尾桨的变扭矩作用来控制直升机的航向。
当直升机飞行时，旋翼旋转的反作用力矩将导致直升机沿与旋翼旋转相反的方向旋转。 尾桨产生的拉力可以抵消这种旋转，实现航向稳定。
2个尾桨组件
1、尾桨轮毂：与主旋翼轮毂功能相同。
2、尾杆及尾摇臂
其功能与主旋翼拉杆摇臂相同。 但尾桨杆直接与舵机相连。
3. 尾桨
与主螺旋桨功能相同。
四、直升机包括以下类型： 1、单旋翼直升机
顾名思义，单旋翼直升机只有一个旋翼。 通常它必须有一个尾桨，负责抵消旋翼产生的反向扭矩。 例如，欧洲直升机公司制造的EC-135直升机。 图2是带有尾桨的单旋翼直升机的图片。
不过，也有单旋翼直升机没有尾桨的情况。 在这种情况下，机身尾部侧面有一个排气导管，利用喷气的反作用力来抵消旋翼产生的反向扭矩。 例如美国麦道直升机公司生产的直升机。 “转子产生的反向扭矩”将是本文讨论的重点。
2.双旋翼直升机
双旋翼直升机有两个旋翼。 两个转子的布置有以下三种情况：
3.四旋翼直升机
下图为中国研制的四旋翼无人直升机。 四个转子分为两对，分别沿正向和反向螺旋方向旋转。
叶子数量
叶片数量往往与负载能力有关，常见的有2、3、4、8个叶片。
例如，Mi-8直升机有4个桨叶； Mi-28 有 5 个叶片； Mi-26直升机的旋翼有8个桨叶，尾桨有5个桨叶。 2008年5月26日，一架红色米26直升机吊起一台重约13.2吨的重型挖掘机，前往唐家山堰塞湖大坝。
倾转旋翼飞机
美国V-22鱼鹰直升机是一种倾转旋翼机（见图5），具有直升机和飞机的共同优点。 当转子的轴线垂直时，转子产生升力。 当旋转轴角度（与垂直轴的角度）接近90度时，旋翼变成螺旋桨，飞行速度从300公里/小时增加到500公里/小时。 现在，美国V-22部署在东亚的美军基地，以威慑中国。
5、直升机旋翼动力学之谜与动量矩守恒定律
前面提到，单旋翼直升机除了有一个大旋翼外，尾部还有一个小型尾桨（也叫尾桨）。 下图是一架镶嵌尾桨（尾桨）的直升机。 尾桨产生的力是水平方向且垂直于机身，在机身重心上有力矩（扭矩）。 更仔细地观察，尾桨扭矩导致机身以与主旋翼相反的方向旋转。 设计时需要保证尾桨扭矩与旋翼动量矩大小相等、方向相反。 这样直升机就可以正常飞行了。 下面我们就从力学原理来探讨一下直升机运行的奥秘。
动量矩定理（of ）和动量矩守恒定律（of 的定律）是刚体（或粒子系统）运动必须满足的动力学原理。 动量矩定理指出，动量矩相对于时间的变化率等于所施加的力矩之和。 当粒子系统不受外力作用或施加在固定点或轴上的所有外力的主力矩始终为零时，粒子系统在该点或轴处的动量矩保持不变。 即当作用在其上的外部力矩之和为零时，其动量矩的变化率也为零。 这就是动量矩守恒定律。
为了更严格地解释动量矩定理和动量矩守恒定律，请看下面的公式：
动量时刻
动量矩定理
动量矩相对于时间的变化率等于所施加的力矩之和，即：
[Lz]'=ΣMz(Fi )
其中，等号左边是动量矩Lz的时间导数，右边是外力矩之和。
动量矩守恒定律
当上式右边项为零时，Lz为常数，即动量矩是永恒的。 当直升机在空中飞行时，旋翼不断旋转，产生朝向直升机重心的动量矩。
由于它是一个孤立系统，外界施加在其上的外力矩之和为零。 如果没有尾桨，机身将继续沿与旋翼旋转相反的方向旋转，从而难以执行各种指定任务。 安装尾桨是为了平衡“旋翼产生的反向扭矩”与尾桨的扭矩。 这就是直升机上安装尾桨的机械意义。
为了防止机身旋转，没有安装尾桨。 聪明的工程师设计了一款同轴双旋翼直升机（见下图）。
其两个转子安装在同一轴上，并沿不同方向旋转。 两者的动量矩必须相等才能形成平衡。 如果是双轴两旋翼情况（如V-22鱼鹰直升机），则要求两个旋翼的旋转方向相反，动量矩相等。 对于四轴四轴飞行器的情况，很容易推断出它们应该成对配对，以相反的方向旋转，并且它们的动量矩应该相等，以确保总动量矩为零。
最后，与动量矩守恒相关的一个例子是陀螺仪，它是一种常见的仪器，具有高速旋转的刚性转子，遵守动量矩守恒定律。 现代高精度单自由度陀螺仪往往是采用液体悬浮、磁悬浮和空气悬浮相结合的三浮式陀螺仪。 这个陀螺仪非常精确。 陀螺仪广泛应用于各种载体（如船舶、飞机等）上，成为各种载体自动控制、制导和导航系统中确定姿态和方位的重要部件。 事实上，地球就是一个巨大的陀螺仪。 由于动量守恒，其旋转角速度恒定。
尾桨给直升机的设计带来了很大的麻烦
1、尾桨太大的话会撞到地面，所以尾桨的尺寸受到限制。 为了提供足够的反扭矩，需要提高转速。 这样，尾桨叶尖速度就会很高，尾桨噪声就会很大。 。 在极端情况下，尾桨叶尖速度甚至可以超过音速，引起音爆。 尾桨需要安装在尾撑上。 尾撑越长，尾桨的扭矩越大，反扭矩效果越好，但尾撑的重量也越大。 为了将动力传输到尾桨，需要在尾梁中安装很长的驱动轴，这增加了重量和机械复杂性。 尾桨是直升机飞行安全的最大挑战。 如果主旋翼失去动力，直升机仍可旋转并着陆； 但一旦尾桨失去动力，直升机就会旋转并失去控制。 在战斗中，直升机因尾桨损坏而坠毁的概率远高于其他部位被击中的概率。 即使不计入战斗伤害，在正常使用情况下，尾桨对地面人员来说也是非常危险的。 如果不小心，附近的人员和设备都会被击中。 当在居民区或林间空地悬停或起降时，尾桨很容易被建筑物、电线、树枝和飞行物体卡住。
尾桨可以是推式或拉式。 一般认为推式效率更高。
2、虽然无论推式还是拉式气流总是流过尾梁，但在尾桨加速气流之前，低速气流流过尾梁的动能损失很小。 尾桨的旋转方向可以沿着主旋翼。 也就是说，对于逆时针旋转的主旋翼，尾桨向前旋转（或者换句话说，从右侧看直升机时，尾桨顺时针旋转），使得尾桨逆着主旋翼旋转。 旋翼气动干扰小，主旋翼升力能得到充分发挥。 尾桨还可以与主旋翼反向旋转，即对于逆时针旋转的主旋翼，尾桨向后旋转（或者，从右侧看直升机，尾桨逆时针旋转），所以即尾桨和主旋翼之间存在相互干扰。 主旋翼的升力损失了，但尾桨的作用加强了，因此可以减小尺寸或降低功率。 两者之间没有绝对的优势或劣势。 当设计合适时，一般选择正转。 只有当设计不当，尾桨控制效果不够时，才会选择反向旋转，像米24直升机那样。
3、涵道尾桨（）将尾桨缩小，“藏”在尾梁末端的巨大开口中，相当于给尾桨套上了一个盖子。 这大大提高了安全性并使其不太可能撞到周围的物体。 。
由于涵道尾桨外围被屏蔽，尾桨翼尖附近的气流大大简化，高翼尖速度也不会大幅增加噪音。 引擎盖的屏蔽也大大降低了前后方向的噪音。 涵道尾桨的缺点是风扇周边结构带来较大的重量。 随着涵道尾桨直径的增大，这个问题急剧恶化，因此很难在大型直升机上使用涵道尾桨。 涵道尾桨仅用于法国直升机。 美国直升机的停产是在法国以外使用涵道尾桨的罕见例子。
4、旋翼倾斜，导致升力轴倾斜。 由于力轴不再通过重心，产生扭矩，导致飞机向旋翼倾斜方向侧滚，直至力轴再次通过重心，恢复平衡。
5、周期距离控制不仅用于控制行驶方向，还用于控制滚动姿态。 正常飞行时，旋翼的升力轴必须通过飞机的重心，否则飞机会发生侧滚。 当循环桨距控制使旋翼倾斜时，升力轴同时倾斜，偏离直升机的重心动量矩定理和动量矩守恒定律，产生滚转力矩。 飞机横滚后，飞行员的控制逐渐回到中心（否则会一直横滚），重心移动，升力轴再次通过重心，恢复平衡，虽然飞机可能会倾斜、倾斜此时向前，或向后。 的。
事实上，为了在中速巡航时保持机身水平，减少平飞阻力，直升机的重心通常位于旋翼圆心的后面，这样旋翼在一定角度，同时机身保持水平。 但为了达到最大速度，机身应向前倾斜，即机头应降低，以便最大限度地发挥发动机功率，而不产生不必要的升力。 本意是要快速向前飞去，但速度并没有增加多少。 相反，它飞得越来越高。
同理，从空中突然下降时，采用周期俯仰控制，使飞机机头抬起，旋翼向后倾斜。 这不仅利用机身迎风面积增大产生的阻力来减速，还利用主旋翼的前推力分量进行反推力制动。 它可以极快地减速和着陆，减少暴露在敌人火力下的时间。 周期性的俯仰控制还使直升机能够进行侧向和倒飞，这不仅增强了悬停时补偿侧风的能力，还大大增强了传统固定翼飞机难以置信的非常规机动性。
5、直升机不同寻常的起降性能提供了无数的可能性，同时也带来了无数的问题，其中之一就是滚转问题。 当侧风垂直着陆时，机身在循环俯仰控制下向迎风方向倾斜以保持平衡。 这与在侧风中骑自行车时倾斜相同。 悬停过程中，机身滚动的支点仍然在重心处，但当其中一个轮子先接触地面时，该轮子就成为支点。 这时，如果控制不当，它就会“夹住脚”，向外滚动。 造成事故。 为了恢复水平，如果升力轴在起落轮内侧，则应减小集体距离（油门减小），利用重力使机身正确着陆； 如果升力轴在起落轮外侧，则应增加集体距离（油门油门），利用升力恢复水平姿态。 如果使用不当，可能会发生翻车事故。
在没有侧风但在起伏的船甲板上着陆也会出现同样的问题。 相反的问题是在斜坡上起飞。 飞行员必须仔细找到旋翼的水平姿态。 首先，将一个轮子抬离地面，使机身达到水平状态，然后增加升力，将另一个轮子抬离地面并升空。 如果移动太快，在升力轴垂直之前匆忙离开地面，即使后轮没有拖拽地面造成不利的滚动力矩，支点也会瞬间从后轮转移到重心机身。 剧烈摆动可能会导致飞机失控。 由于侧风和地面湍流的影响，旋翼的水平不一定是正确的姿态。 必须补偿侧风和湍流。 因此，直升机在复杂条件下的起降需要相当的技巧。
6、在侧风中垂直降落时，必须防止支点突然转移到外轮上，造成侧翻问题。 在斜坡上起飞时，注意动作不要太用力，否则重心会突然从地面后面的轮子转移到重心处，从而引起突然而剧烈的摆动，危及飞行安全。
7. 转子做圆周运动。 由于半径的原因，当翼尖处的线速度接近音速时，圆心处的线速度为零！ 因此，转子在圆周附近产生最大升力，而在中心附近仅产生可忽略不计的升力。 当桨叶向前划动时，桨叶与空气之间的相对速度高于旋转本身引起的线速度；
相反，当叶片向后排列时，叶片与空气之间的相对速度低于旋转本身引起的线速度。 这样，转子两侧产生的升力就不均匀。 在不进行任何补偿的情况下，升力差可以达到5：1。 这种周期性的升力变化不仅使机身向一侧倾斜，而且使圆周上不同方向的每个叶片产生不同的升力和阻力，从而使叶片周期性地产生强烈的扭曲，从而大大加速材料的疲劳。 它引起了很大的震动。 因此，旋翼的空气动力学设计可能比高性能固定翼飞机的机翼设计更为复杂。
8、直升机不仅可以垂直起降，还可以悬停、侧飞、倒飞、原地转弯。 直升机的这些非常规机动提供了前所未有的战术灵活性。 例如，反坦克直升机可以在树梢以下极低的高度悬停，突然出现对战机适时开火，然后迅速下降到树梢以下高度隐蔽，不仅可以避免直接攻击攻击对手的武器，也便于隐蔽地转移阵地。 如果在桅杆顶部配备观察装置，可以更好地隐蔽观察敌情，掌握战斗机。
同样的战术也可以用在山脊、建筑物等合适的掩体后面。在巷战中，直升机可以悬停在建筑物后面，侧向飞行以在正确的时间发射武器，然后快速返回隐蔽位置。 这样可以避免敌人从远处屋顶观察和伏击。 在救援和精确定点空中作业中，悬停时的侧飞和倒飞更为重要。 然而，成功取决于失败。 直升机的旋翼不仅提供了前所未有的机动性，而且从根本上限制了向前飞行的速度。 无论旋翼尺寸和叶片数量的限制如何，飞行器的向前飞行速度都不能超过旋翼尖端的线速度。 在极端情况下，假设飞机的前飞速度和翼尖速度均为音速的一半。 ，翼尖速度在3点方向已经达到音速，而在向后方向，9点方向翼尖速度为零，就会发生失速。
事实上，翼尖失速速度高于零速，因此飞行速度低于理论极限。 另外，由于半径的关系，当转子向前倾斜时，靠近转子尖端的部分是产生推力的部分。 中间部分线速度较低，实际上不产生推力。 它在迎风气流的作用下像风车一样旋转，并接近转子尖端。 圆中心部分的线速度低于失速速度，已经处于失速区。 由于向前飞行时旋翼向前倾斜，阻力在旋翼上形成向下的分力，从而出现速度越大，“落力”越大的尴尬局面，必须通过增加升力来补偿，这就是浪费发动机功率。 根据计算，直升机的理论速度不能超过420公里/小时。 英国公司对旋翼叶尖进行了改造，增大了后掠角，使得直升机的速度大大提高，但仍然没有突破这一理论极限。
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