99A坦克有駕照就會開，直升機駕駛有什么不同？

當(dāng)一架直升機從頭頂?shù)涂诊w過的時候，很多人可能都會想，直升機是怎么駕駛的，和開汽車是不是差不多？媒體報道有駕照就會開99A坦克，那開直升機是什么體驗?zāi)兀拷裉煳覀兙吞接懸幌逻@個問題。
駕駛手動擋汽車相對復(fù)雜，行駛過程中，雙手負(fù)責(zé)控制方向盤，右手還要負(fù)責(zé)換檔，左腳控制離合器，右腳控制油門和剎車。駕駛直升機也需要手腳并用，下面就以單旋翼帶尾槳直升機為例，分析如何操控直升機飛行。首先需要了解一下直升機結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 直升機結(jié)構(gòu)示意圖（圖片來源：專家資料圖）

簡單講，直升機的發(fā)動機產(chǎn)生動力，槳葉產(chǎn)生升力，槳轂控制旋翼，尾槳控制機頭方向。駕駛直升機需要使用駕駛艙內(nèi)的周期變距桿、總距油門桿和腳蹬等操縱機構(gòu)。周期變距桿控制直升機在水平方向的運動，總距桿控制直升機起降，腳蹬則控制直升機的航向。為了便于理解，下面按照操縱機構(gòu)分別進行分析。

圖2 直升機簡易控制示意圖（圖片來源：專家資料圖）

問題一：如何控制直升機的飛行方向？

直升機前飛、后飛、左飛或右飛是通過周期變距桿進行控制的。周期變距桿，也被稱為駕駛桿，前推變距桿，直升機則前飛，后推則后飛，左右也是一樣。直升機的升力，來自于轉(zhuǎn)動的旋翼。旋翼轉(zhuǎn)動時會形成一個底面朝上的旋轉(zhuǎn)錐體。在直升機低空懸停時，旋轉(zhuǎn)錐體向上的拉力和直升機重力平衡。向前推桿，錐體前傾，旋翼拉力在垂直方向和水平方向產(chǎn)生兩個分力，水平方向的分力就是直升機前飛的拉力。

圖3 直升機前飛和懸停受力分析示意圖（圖片來源：專家資料圖）

周期變距桿的動作將引起一連串非常復(fù)雜的機械鏈接互動。如圖4、圖5所示，變距桿通過液壓筒，會帶動自動傾斜器下 方不動環(huán)隨著變距桿傾斜，進而帶動自動傾斜器上方的動環(huán)同步傾斜。自動傾斜器動環(huán)通過變距桿帶動槳葉產(chǎn)生強制揮舞，槳葉迎角產(chǎn)生周期性改變，最終整個旋翼發(fā)生傾斜，旋翼拉力方向同步隨著周期變距桿發(fā)生改變，帶動直升機飛行。

圖4 與周期變距桿連接的旋翼部件（圖片來源：專家資料圖）

問題二：直升機如何控制起降？

直升機的高度變化是通過總距桿控制的，通過上提和下放總距桿，可以控制直升機飛行高度上升和下降。總距桿最終改變的是所有槳葉的總槳距，簡稱總距。上提總距桿時，通過液壓筒帶動自動傾斜器不動環(huán)整體上升，進而使動環(huán)跟隨上升，推動變距桿增大所有槳葉迎角，槳葉升力增加，整個旋翼的拉力自然也增加，旋翼則帶動直升機上升。上提總距桿時，還有一根鋼索會同步控制燃油調(diào)節(jié)器，加大燃油噴射，從而使發(fā)動機輸出功率與旋翼增加總距的動力需求相適應(yīng)。

圖5 操縱機構(gòu)控制過程示意圖（圖片來源：專家資料圖）

下放總距桿的工作過程和上提總距桿工作過程正好相反。在這里需要特別說明一個問題，當(dāng)上提或下放總距桿同步控制油門增大或減小時，改變的是旋翼的總距，而不會大幅改變旋翼的轉(zhuǎn)速，旋翼轉(zhuǎn)速一直保持相對穩(wěn)定，這和駕駛汽車是不同的。

問題三：直升機如何調(diào)整航向？

前面解釋了直升機如何直線飛行和如何改變高度兩個問題。下面分析直升機如何轉(zhuǎn)彎的問題。直升機是通過兩個腳蹬來改變航向的。蹬左側(cè)腳蹬直升機向左轉(zhuǎn)，蹬右側(cè)腳蹬直升機向右轉(zhuǎn)。如圖5所示，腳蹬和尾槳相連，能夠控制尾槳的槳距。
直升機尾槳主要是用來克服主旋翼旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的反作用力矩。千萬別小看尾槳，一旦失效，機頭就會向主旋翼旋轉(zhuǎn)的反方向轉(zhuǎn)動，極易造成飛行事故。踩下一側(cè)腳蹬時，改變了尾槳槳葉的角度，帶來尾槳槳距變化，主旋翼反作用力矩與尾槳力矩平衡被打破，直升機會向左或向右轉(zhuǎn)動，機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航向關(guān)系示意圖（圖片來源：專家資料圖）

以上分別介紹了周期變距桿、總距桿、腳蹬等機構(gòu)的操作，在實際飛行過程中，飛行員需要協(xié)調(diào)使用操縱機構(gòu)，才能讓直升機保持穩(wěn)定的飛行狀態(tài)。比如直升機前飛時，向前推周期變距桿，旋翼拉力傾斜后不僅讓直升機加速，也會繞直升機重心產(chǎn)生下俯力矩，使機身向下傾斜。也就是說，直升機前飛加速是要低頭的。飛行員必須在下俯角度達到要求時，及時往回拉桿使俯仰力矩平衡，否則直升機一直下俯，就會失去控制。另外，直升機前飛加速時，旋翼上的拉力是不對稱的，會讓機身產(chǎn)生傾斜，旋翼右旋直升機會向右傾，左旋直升機向左傾，加速度越大，傾角就越大。因此飛行員向前推桿時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，保持直升機穩(wěn)定難度會進一步增加，需要直升機飛行員通過操縱機構(gòu)不斷調(diào)整以保持動態(tài)平衡?？梢?，駕駛直升機比駕駛汽車要復(fù)雜得多，有沒有想學(xué)直升機駕駛的沖動？

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出品：科普中國軍事科技前沿

作者：陸鷹（軍事專家）

策劃：金赫

科學(xué)審核：梁春暉（軍事專家）

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