與固定翼飛機(jī)相比，直升機(jī)飛行的自由度極高，它不需要專用跑道，也不需要空曠的飛行空間，在各種人跡罕至的地方垂直起飛降落，自由自在地穿梭于山川峽谷之中或高樓大廈之間。憑著獨(dú)特的飛行特點，直升機(jī)在人類生活中扮演著難以替代的角色。

那么，直升機(jī)是如何實現(xiàn)任意方向自由飛行的呢？

答案就在直升機(jī)的旋翼系統(tǒng)里，旋翼系統(tǒng)是直升機(jī)區(qū)別于固定翼飛機(jī)的主要標(biāo)志，也是直升機(jī)能夠自由飛行的關(guān)鍵所在。

這是國產(chǎn)大型民用直升機(jī)AC313主旋翼的一片槳葉，可以看到槳葉剖面上面凸一些下面平一些。當(dāng)直升機(jī)旋翼轉(zhuǎn)動時，每一片轉(zhuǎn)動的槳葉上方空氣流速快壓強(qiáng)小，下方空氣流速慢壓強(qiáng)大，上下形成的壓力差就產(chǎn)生了升力，當(dāng)全部槳葉產(chǎn)生的升力大于直升機(jī)自重時，直升機(jī)就飛起來了。

常見的直升機(jī)在尾巴處還會有一副尾槳，它又是做什么的呢？原來，按照牛頓第三定律“力的作用是相互的”，發(fā)動機(jī)驅(qū)動旋翼旋轉(zhuǎn)，旋翼也會對機(jī)體產(chǎn)生反作用，也就是反扭矩，反扭矩使得機(jī)身會向旋翼旋轉(zhuǎn)相反的方向旋轉(zhuǎn)。而在機(jī)尾處安裝一個向側(cè)面產(chǎn)生推力或拉力的尾槳，利用尾槳轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的力就可以來平衡主旋翼產(chǎn)生的反扭矩，從而保證直升機(jī)在飛行中能夠保持平穩(wěn)。

直升機(jī)主旋翼上每一片槳葉的水平方向傾斜角度，也就是迎角，都是可以操控的，而旋翼產(chǎn)生的升力也會隨著迎角的變化而變化，一般迎角越大，升力越大。

當(dāng)向上的升力大于直升機(jī)的重量，直升機(jī)就會上升，小于就會下降，剛好相等時直升機(jī)就懸停在空中了。直升機(jī)槳葉旋轉(zhuǎn)時，形成一個旋轉(zhuǎn)平面，也就是槳盤平面，通過控制槳盤平面向前、后、左、右等各方向傾斜就可以改變旋翼的拉力方向，從而實現(xiàn)直升機(jī)向前后左右不同方向飛行。直升機(jī)槳盤控制十分復(fù)雜，為了實現(xiàn)對槳盤角度的控制，工程師們發(fā)明了絞鏈機(jī)構(gòu)來連接槳葉和槳轂，通過周期性的改變各片槳葉的傾斜角度，使槳盤平面向各個方向傾斜，從而讓直升機(jī)可以向前后左右任意方向飛行。

尾槳的槳葉迎角也是可以調(diào)節(jié)的，尾槳產(chǎn)生的力的大小因此也是可以調(diào)節(jié)的，當(dāng)尾槳產(chǎn)生的力大于或小于平衡反扭矩所需要的力時就可以實現(xiàn)直升機(jī)的左右轉(zhuǎn)向。

從直升機(jī)飛行背后的物理原理，我們知道駕駛直升機(jī)的挑戰(zhàn)性非常高，因為槳葉微小調(diào)整會引起直升機(jī)姿態(tài)的巨大變化，在航空人的努力下通過先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)直升機(jī)變得越來越好飛，飛的也更快更高更靈活啦！

來源：航空工業(yè)