直升机原理(课堂PPT)
直升机飞行操控的基本原理
直升机飞行操控的基本原理图 1 直升机飞行操纵系统- 概要图（a）（b）图2 直升机操纵原理示意图1.改变旋翼拉力的大小2.改变旋翼拉力的方向3.改变尾桨的拉力飞行操纵系统包括周期变距操纵系统、总距操纵系统和航向操纵系统。
如图2所示，周期变距操纵系统控制直升机的姿态（横滚和俯仰），总距操纵系统控制直升机的高度，航向操纵系统控制直升机的航向。
一、周期变距操纵系统周期操纵系统用于操纵旋翼桨叶的桨距周期改变。
当桨距周期改变时，引起桨叶拉力周期改变，而桨叶拉力的周期改变，又引起桨叶周期挥舞，最终使旋翼锥体相对于机身向着驾驶杆运动的方向倾斜，从而实现直升机的纵向（包括俯仰）及横向（包括横滚）运动。
纵向和横向操纵虽然都通过驾驶杆进行操纵，但二者是各自独立的。
周期变距操纵系统（见图3）包括右侧和左侧周期变距操纵杆（1）和（3）、可调摩擦装置（2）、橡胶波纹套（4）、俯仰止动件（5）、横滚连杆（7）、俯仰连杆（8）、横滚止动件及中立位置定位孔（9）、横滚拉杆（10）、横滚协调拉杆（11）、俯仰扭矩管轴组件（12）、总距拉杆（13）、与复合摇臂相连接的拉杆（14）、伺服机构（15）、伺服机构（横滚+总距）（16）、伺服机构（俯仰+总距）（17）和可调拉杆（18）等组件。
1.右侧周期变距操纵杆3.左侧周期变距操纵杆2.可调摩擦装置4.橡胶波纹套5.俯仰止动件6.复合摇臂 7.横滚连杆8.俯仰连杆9.横滚止动件及中立位置定位孔10.横滚拉杆11.横滚协调拉杆12.俯仰扭矩管轴组件13.总距拉杆14.与复合摇臂相连接的拉杆15.伺服机构16.伺服机构（横滚+总距）17.伺服机构（俯仰+总距）18.可调拉杆图 3 直升机周期变距操纵系统（一）纵向操纵情况当前推驾驶杆时，通过俯仰扭矩管轴组件（9）及俯仰连杆（8），使复合摇臂（6）上的纵向摇臂逆时针转动，通过其后的拉杆、摇臂，使左前侧纵向伺服机构下移，自动倾斜器固定盘向左前方倾斜，旋翼桨盘前倾，进而使直升机向前运动。
直升机结构与系统--直升机飞行原理 ppt课件
《直升机结构与系统》 第1章 直升机飞行原理
直升机与固定翼飞机的比较：主要的不同之处是4个基本力（重力、升 力、推力和阻力）中的升力、推力和阻力的产生方法不一样。 ➢ 升力由运动的翼型产生，要改变升力的大小，则必须改变翼型与相 对气流之间的攻角。
• 在固定翼飞机上，要想实现改变攻角，必须通过改变机身沿横轴的俯 仰角的大小。
旋翼实度。 ➢ 挥舞（FLAPPING）：在升力的作用下，桨叶绕水平关节的垂直运动。 ➢ 阻尼（DRAGGING）：在阻力作用下，桨叶绕垂直关节的水平运动，也称摆
振。 ➢ 垂直飞行（VERTICAL FHGHT）：直升机在垂直方向的上升和下降，由总距
杆操纵。 ➢ 转换飞行（TRANSLATIONAL FLIGHT）：除垂直方向以外任何方向的飞行，
《直升机结构与系统》 第1章 直升机飞行原理
主旋翼
➢ 主旋翼
• 旋翼有效力
把每片桨叶产生的 升力合成为一个力， 这个力作用在桨叶 叶尖旋转平面的中 心，且垂直于这个 平面，这个力叫做 旋翼有效力，也叫 旋翼总空气动力。
《直升机结构与系统》 第1章 直升机飞行原理
• 旋翼锥体角
主桨叶形成一个倒锥体，桨叶与桨毂旋转平面之间的夹角叫做锥体角，它的 定义是桨叶的展向中心线与桨叶叶尖平面之间的夹角。
《直升机结构与系统》
第 01 章 直升机飞行原理
《直升机结构与系统》 第1章 直升机飞行原理
1.1 直升机概述（直升机与垂直/短距起落飞行器）
垂直/短距起落飞行器（V/STOL aircraft） ➢ V/STOL：vertical or short takeoff and landing ➢ 空气动力学原理主要侧重于在低速前飞时升力的产生。 ➢ “升力”是指飞行中为保持飞行器在空中飞行所需的垂直向上的力， 它也可能是常规的垂直向上的力和前飞所需的推进力的合力。
航模直升机理论基础PPT课件
第二章：直升机及具有直升装置的飞机
内容要点：
a、 认识直升机；
b、 阿凡达飞机及倾转旋翼；
c、 多旋翼飞机；
d、 具有直升功能的固定翼。
要求：到课率；笔记。
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直升机控制原 理的周边应用
课程总体框架
航模直升 机
Байду номын сангаас
共轴双桨直升 机
两通道 三通道 四通道 ……
油动直升机
超出人眼分辨率，无法判断飞行器姿态也就无法实现 实时控制。
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航模+自控系统=无人机
无人机
飞行器
飞控
地面站
飞行器姿 态自稳
数据传输
GPS定位
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2.1.2、航模直升机的分类
• 按照动力来源可分为： 电动直升机、油动直升机
那么：
如何区分电动直升机和油动直升 机呢？
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• 在飞行过程中的区别方法： 看有无烟气。最直观的方法就是看是
• 共轴双桨直升机 • 航模直升机
概念词：十字盘、锁尾
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直升机特技飞行视频
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第2章 测量的基本知识
第二节 阿凡达飞机及倾转旋翼 2.2.1、阿凡达飞机 1、
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2.2.2倾转旋翼
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写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
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结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
直升飞机原理知识科学PPT.
科学点亮智慧人生
直升飞机
直升飞机的起源
中国的竹蜻蜓 中国的竹蜻蜓和意大利人达芬奇的直升机草图，为现代 直升机的发明提供了启示。
直升飞机的起源
中国的竹蜻蜓
竹蜻蜓是我国古代一大发明（公元前400年）。玩 时，双手一搓，然后手一松，竹蜻蜓就会飞上天空。 旋转好一会儿后，才会落下来。这种简单而神奇的 玩具，曾令西方传教士惊叹不已，将其称为“中国 螺旋”。二十世纪三十年代，德国人根据“中国螺 旋”的形状和原理发明了直升机的螺旋桨。
探究实验
三、认识橡皮筋及其性质
橡皮筋具有弹性 可发生弹性形变 产
总结
一、直升飞机的结构及作用
螺旋桨--升力、推力 起落架--起落支撑
机 身--装载 尾 翼--平衡
二、直升飞机的起飞原理
发动机（橡皮筋）→螺旋桨→产生向下的风 →形成向上的升力→起飞
三、橡皮筋的性质
直升飞机的起源
中国的竹蜻蜓原理 竹蜻蜓的叶片和水平旋转面之间有一个倾角（这个倾斜角度 是可以调整的）。
当旋翼旋转时，旋转的叶片将空气向下推，形成一股强风， 而空气也给竹蜻蜓一股向上的反作用升力，这股升力随著叶 片的倾斜角而改变，倾角大升力就大，倾角小升力也小。当 升力大于竹蜻蜓的重量时，竹蜻蜓便可向上飞起。
观察现象
正转
能飞
反转
不能飞
探究实验
作用力与反作用力
力的作用是相互的
螺旋桨
下压的力
教学过程：
1.3.10利用招聘代理机构
制定开发潜在客户的方案
汽车销售常常会遇到这种情况，过去进口车有招回的现象，国内现在也慢慢地引入了这种机制。招回是件好事情，是对客户负责任的
一种表现。但是客户不这样想，他认为，招回的车肯定有问题，不买了。其实他不了解，哪款车都不敢说是完美无缺的。比如，奔驰
直升机的原理及分类【优质PPT】
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双旋翼式
目前以纵列式的使用较多，即两 个旋翼沿机身长度方向排列，它的重 心移动范围大、机身长，可以把直升 机做得很大，共轴式的紧凑，但操纵 复杂，在小型直升机上有较多的使用。
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卡-50双桨共轴武装直升机
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纵列式双桨直升机
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单旋翼带尾桨式
单旋翼带尾桨式是目前最流行的 形式。这种直升机顶部有一个大的旋 翼，机身后伸出一个尾梁，在尾梁上 装一个尾部旋桨(简称尾桨)，尾桨的作 用是平衡由于旋翼旋转而产生的使机 身逆向旋转的扭矩。
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直-5
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双旋翼式
双旋翼的直升机有多种形式，有 两个旋翼共轴的，有两个旋翼交叉的， 有两个旋翼横列的和两个旋翼纵列的。 它们的共同点是有两个旋翼，两个旋 翼的旋转方向相反，从而使旋翼的反 作用力矩相互抵消保持机身不动。
1、旋翼受力（水平铰）
旋翼的桨叶在运动中产生拉力(向上)其原理和机 翼相同，都是因空气流过翼面产生升力，但是它的运 动是绕轴旋转的，旋翼在旋转一圈时在迎风的半圈 (称为前行)和顺风半圈(后行)中桨叶的相对风速是不 同的，即迎风一半大，而顺风时小，因而会造成升力 不平衡，即前行桨叶升力大，这会使直升机倾斜，并 使桨叶根部产生交变弯矩，使桨叶加速损坏。为了解 决这个问题，桨叶和桨毂之间用一个水平铰链或是柔 性的连接起来，使桨叶可在旋翼平面上、下摆动，这 样由于铰链不传递垂直方向的力，从而使两边升力平 衡，这个铰链称为水平铰或挥舞铰。
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§4.7 直升机
直升机飞行原理(图解)
飞行原理（图解）直升机能够垂直飞起来的基本道理简单，但飞行控制就不简单了。
旋翼可以产生升力，但谁来产生前进的推力呢？单独安装另外的推进发动机当然可以，但这样增加重量和总体复杂性，能不能使旋翼同时担当升力和推进作用呢？升力-推进问题解决后，还有转向、俯仰、滚转控制问题。
旋翼旋转产生升力的同时，对机身产生反扭力（初中物理：有作用力就一定有反作用力），所以直升机还有一个特有的反扭力控制问题.直升机主旋翼反扭力的示意图没有一定的反扭力措施，直升机就要打转转/ 尾桨是抵消反扭力的最常见的方法直升机抵消反扭力的方案有很多，最常规的是采用尾桨。
主旋翼顺时针转，对机身就产生逆时针方向的反扭力，尾桨就必须或推或拉，产生顺时针方向的推力,以抵消主旋翼的反扭力.抵消反扭力的主旋翼-尾桨布局，也称常规布局，因为这最常见/ 典型的贝尔407 的尾桨主旋翼当然也可以顺时针旋转，顺时针还是逆时针，两者之间没有优劣之分。
有意思的是,美、英、德、意、日直升机的主旋翼都是逆时针旋转,法、俄、中、印、波兰直升机都是顺时针旋转，英、德、意、日的直升机工业都是从美国引进许可证开始的，和美国采用相同的习惯可以理解,中、印、波兰是从前苏联和法国引进许可证开始的,和法、俄的习惯相同也可以理解，但美国和俄罗斯为什么从一开始选定不同的方向,法国为什么不和选美国一样的方向，而和俄罗斯一致，可能只是一个历史的玩笑。
各国直升机主旋翼旋转方向的比较尾桨给直升机的设计带来了很多麻烦。
尾桨要是太大了，会打到地上,所以尾桨尺寸受到限制，要提供足够的反扭力，就需要提高转速，这样，尾桨翼尖速度就大，尾桨的噪声就很大。
极端情况下,尾桨翼尖速度甚至可以超过音速，形成音爆.尾桨需要安装在尾撑上,尾撑越长,尾桨的力矩越大,反扭力效果越好，但尾撑的重量也越大。
为了把动力传递到尾桨，尾撑内需要安装一根长长的传动轴,这又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，主旋翼失去动力，直升机还可以自旋着陆;但尾桨一旦失去动力，那直升机就要打转转，失去控制.在战斗中，直升机因为尾桨受损而坠毁的概率远远高于因为其他部位被击中的情况。
直升机结构与系统第8章ppt课件
篮球比赛 是根据 运动队 在规定 的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
《直升机结构与系统》 第八章 电源系统
碱性蓄电池的原理
➢ 当蓄电池和负载接 通以后，电池开始 放电，电子从负极 板流向正极板。如 图8-4 所示。【注： 过程详见教材描述】
篮球比赛 是根据 运动队 在规定 的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
《直升机结构与系统》 第八章 电源系统
➢ 影响电瓶容量的因素主要有 4 个方面： ①极板活性物质的多少； ②极板面积的大小； ③电解液的多少（密度一定时）； ④温度。
供电网络
➢ 供电网络是指将电能输送到负载的电网，它包括汇流条、电源分配系统、过流（短路）保护 器（跳开关）等。
篮球比赛 是根据 运动队 在规定 的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
《直升机结构与系统》 第八章 电源系统
8.2 航空蓄电池
8.2.1 航空蓄电池的功用和构造
➢ 航空蓄电池（或称电瓶）是任何直升机必须安装的设备，它的主要功用有： ①在直流电源系统中，切换大负载时起到维持系统电压稳定的作用； ②用于启动发动机； ③在应急情况下（主电源失效），向重要的飞行仪表和导航设备供电，保证直升机安全着陆。
➢ 根据电解液性质的不同，航空蓄电池分为酸性 蓄电池和碱性蓄电池两大类。 • 直升机上常用的酸性蓄电池为铅酸蓄电 池，其电解液为硫酸水溶液。 • 碱性蓄电池主要为镍镉蓄电池，其电解 液为氢氧化钾或氢氧化钠溶液。
8.2.2 电瓶的容量
各种飞机的操纵原理PPT课件
动态力：位置对应时间的曲线给出，随动状态变化 的力，如：阻尼力（是速度的函数，与振动速度的 大小成正比，方向成反比）、惯性力（是加速度的 函数）等。
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操纵性的定义：
飞机的操纵性是指飞机在飞行员操纵升降舵、方 向舵和副翼下改变其飞行状态的特性。
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固定翼飞机的操纵面
左副翼
襟翼 扰流板 襟翼
右副翼
俯仰配平
左安定面
方向舵
右安定面
左升降舵 升降舵调整片
右升降舵 升降舵调整片
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飞机的操纵性
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操纵系统的重要性
飞行模拟器操纵负荷系统是向模拟器飞行员提供操纵力 感的系统。同时操纵负荷系统还要进行飞机舵偏角的计 算，从而实现与飞行控制系统、自动驾驶系统的实时交 互。
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飞机的操纵性小结
操纵性的定义 飞机的俯仰操纵性
– 直线飞行中改变迎角的基本原理 – 驾驶杆力与调整片
飞机的方向操纵性（无滚转）
– 飞行中改变侧滑角的基本原理 – 蹬舵反倾斜现象
飞机的横侧操纵性（无侧滑）
– 飞行中不带侧滑的横侧操纵基本原理
– 横侧反操纵(有害偏航) – 副翼操纵的失效和反逆
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结论
不带滚转的直线飞行中，每一个脚蹬位置对应着 一个侧滑角。蹬右舵，飞机产生左侧滑。蹬左舵，飞 机产生右侧滑。
方向舵偏转后产生方向铰链力矩，飞行员需用力 蹬舵才能保持方向舵偏转角不变。方向舵偏转角越大， 气流动压越大，蹬舵力越大。
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②蹬舵反倾斜现象
方向舵侧向力对重心产 生的滚转力矩>侧向静稳 定性产生的滚转力矩， 就会出现蹬右舵飞机向 左倾斜，蹬左舵飞机又 向右倾斜的现象，这种 现象叫做蹬舵反倾斜现 象。
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三、直升机结构
★ 操纵系统（脚蹬）
整体改变尾桨桨距，从 而改变尾桨拉力，使机体 产生航向运动。
三、直升机结构
★ 操纵系统（自动倾斜器）
三、直升机结构
★ 传动系统
传动系统的功用是将发动机产生的动力 传给旋翼和尾桨，并且保证它们具有适宜的 转速。
一般由传动轴、减速器、离合器等组成
三、直升机结构
★ 操纵系统总结
前飞时由于左右两侧气流不对称，导致左右两侧桨叶 升力分布不对称，从而引起很大的周期变化的桨根弯矩。
二、直升机飞行原理
桨叶的挥舞运动 桨叶的摆振运动 桨叶的变距运动
挥舞铰（水平铰） 摆振铰（垂直铰） 变距铰（轴向铰）
二、直升机飞行原理
二、直升机飞行原理
二、分类
直升机按用途分为运输直升机、武装直升机、 反潜直升机
三、直升机结构
★ 旋翼系统（桨叶）
混合结构桨叶
复合材料桨叶
金属桨叶
三、直升机结构
★ 旋翼系统（桨毂）
铰接式桨毂
无铰式桨毂
无轴承式桨毂Leabharlann 、直升机结构★ 全铰式旋翼
轴向铰又称变距铰、垂直铰又称阻 尼铰、水平铰又称挥舞铰。
三、直升机结构
★ 其它形式旋翼
半铰式是两片桨叶彼 此连为一体，共用一个中心 水平铰，没有垂直铰，仍有 轴向铰。
通过同时改变各片桨叶安装 角（桨距）的大小，改变旋翼升 力的大小，从而实现直升机的悬 停、垂直上升和垂直下降。
桨距
二、直升机飞行原理
★ 直升机水平飞行
前飞、侧飞、后飞是通过调整旋翼桨盘向 所需飞行方向倾斜，产生所需方向的水平分力， 从而实现该方向的水平飞行。
前飞
侧飞
二、直升机飞行原理
★ 直升机水平飞行（续）
★ 操纵系统
操纵系统的功用是将驾驶员对驾驶杆和脚 蹬的操纵传到有关的操纵机构，以改变直升机 的飞行姿态和方向。
操纵系统主要由驾驶杆、脚蹬、油门变距 杆、自动倾斜器、液压助力器、加载机构、旋 翼刹车、连杆、摇臂等组成。
它可分为三部分：油门变距系统、脚操纵 系统和驾驶杆操纵系统。
三、直升机结构
★ 操纵系统
缺点：构造复杂， 操纵系统复杂。
米-12“信鸽”
二、分类
（5）交叉式双桨直升机
两个旋翼位于机身两侧， 但两个桨毂之间很近。转轴 向外倾斜。
优点：正面阻力小， 外廓尺寸小。
缺点：传动系统复 杂，桨尖可能碰地，不 安全，直升机的平衡复 杂。
二、分类
（6）无尾桨直升机
水平旋翼负责提供飞机升力，并 从尾部吹出空气，用附壁效应产生的 推力抵消旋翼的反作用力
航空航天概论
——直升机
升力
阻力
拉力
重力
直升机 7.1 概述 7.2 直升机飞行原理及分类 7.3 直升机结构
一、概述
直升机定义：
以动力驱动的旋翼作为主要升力来 源，能垂直起落的重于空气的航空器。
直升机的独特优势：
——中国大百科全书
★垂直起落、悬停 ★良好的低空低速特性
使直升机可广泛应用于各个领域、各种环境。
功用：控制直 升机的飞行姿 态和飞行方向。
总距操纵 周期变距操纵 脚蹬操纵
操纵直升机升降 改变旋翼拉力方向 改变直升机航向
三、直升机结构
★ 操纵系统（总距杆）
使旋翼桨距同时增大或减小， 从而使旋翼升力增大或减小。
三、直升机结构
★ 操纵系统（周期变距杆）
使旋翼桨距产生周期性 变化，从而使桨盘倾斜。
二、分类
（2）共轴式双桨直升机
两个旋转方向相反的旋翼安装在一根轴上，旋 翼的反作用扭矩相互平衡。
优点：机身短 外形好，正面阻力 小，外廓尺寸小。
缺点：操纵系 统及传动系统复杂， 旋翼有相互干扰， 方向稳定性不够。
苏联 卡莫夫设计局 卡-52
二、分类
（3）纵列式双桨直升机
两个旋翼安装在机身的前后端，后面的 旋翼通常高于前面旋翼的旋转平面。
一、概述
★ 民用： 通用运输、抢险救生、公安巡查、特种作业…
一、概述
★ 军用： 对地攻击、反潜攻舰、机降运输、战勤侦察…
二、直升机飞行原理
★ 旋翼升力的产生
二、直升机飞行原理
★ 旋翼反扭矩
二、直升机飞行原理
★旋翼反扭矩（续）
直升机的分类： 按平衡反扭矩形式
二、直升机飞行原理
★ 直升机垂直飞行
★ 尾桨
结构特点--轴向饺和水平铰
没有垂直铰.
三、直升机结构
★ 尾桨
常规尾桨
功用：平衡反扭矩、航向操纵。
涵道式尾桨
三、直升机结构
★ 机身
UH-60
功用：支撑和 连接直升机各 部件，装载人 员、货物、设 备等。
三、直升机结构
★ 起落架
功用：支承机体，吸收着陆时的冲击能量。 滑橇式
轮式
三、直升机结构
按起飞重量分为超小型直升机、小型直升机、 中小型直升机、中型直升机、大型直升机、重型 直升机和巨型直升机。
机械驱动式直升机按平衡旋翼反作用扭矩的 方法和旋翼数量与位置分为下面几种形式：
二、分类
（1）单旋翼带尾桨直升机
旋翼反作用扭矩靠尾桨推力平衡。
优点：构造简 单，操纵系统简单， 成本较低。
缺点：尾部 螺旋桨造成功率 损失，重心定位 范围窄，尾部长， 尺寸大。
无铰式是取消水平铰 和垂直铰，只保留轴向铰。
无轴承式是取消三个铰。桨叶的运动靠其 扭转变形和弯曲变形来实现。
三、直升机结构
★ 尾桨
尾桨是安装在直升机尾端的小螺旋桨，它产 生拉力，用以平衡旋翼旋转时给直升机的反作用扭 矩，保持预定的飞行方向；
发挥飞机安定面作用，保持直升机飞行过程 中的航向稳定。
三、直升机结构
三、直升机结构
减速器 旋翼 桨毂 倾斜器 发动机 尾桨
机载设备 燃油箱 起落架 机身 传动装置
三、直升机结构
★ 旋翼系统：包括桨叶和桨毂
功用：产生升力、推力和操纵力。
三、直升机结构
旋翼
旋翼由桨叶和桨毂组成。一副旋翼 的桨叶最少有两片，最多可达七片。
根据桨叶与桨毂的连接方式，旋翼 形式有四种，即全铰式、半铰式、无铰式 和无轴承式。
优点：纵向稳定 性好，重心定位范围 广，重量效率高，机 身有效容积大。
缺点：传动系统 复杂，平飞时诱导损 失大，利用旋翼自转 进行滑翔降落困难。
美国 CH-47 支努干
二、分类
（4）并列式双桨直升机：
两个旋翼位于机身两侧并在同一平面内，转 向相反。
优点：操纵性、稳 定性较好平飞诱导损失 小，经济性较好。