航模直升机超进阶讲解——直机希拉贝尔控制原理.pdfVIP

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

超进阶讲解——直机的控制原理晕了~~~~[耐心看哦``]

超进阶讲解——直机的控制原理

附：偶地帖子尽可能做到，既有内容又有形式。阅读起来会很有层次感。。。心可乱地

帖子，大家都要顶哦。。

古人说过，“工欲善其事，必先利其器”。我觉得要想练好直机，好飞机是一方面，

一个对直升机了解与精通的大脑也是必不可少的“器”。所以我决定利用这几年学到的知

识，对直升机做一个稍微深入一点的分析，这对我是一次知识的深化，也希望对同好们能

有所帮助。

话说旋翼头

旋翼头是直升机中最神奇，也是最关键的部件。直升机的绝大多数性质，比如稳定性、

灵活性，包括所谓操纵感觉，都是由旋翼头决定的。遥控直升机的旋翼头采用贝尔-希拉操

纵方式，也就是一对主旋翼，产生升力，同时靠一对小翼控制升力的方向，从而达到控制直

升机的目的。我们下面就来细说一下贝尔-希拉方式是如何达到操纵直升机的目的的。

I、陀螺效应

所谓陀螺效应，就是旋转着的物体具有像陀螺一样的效应。陀螺有两个特点：进动性和

定轴性。当高速旋转的陀螺遇到外力时，它的轴的方向是不会随着外力的方向发生改变的，

而是轴围绕着一个定点进动。大家如果玩过陀螺就会知道，陀螺在地上旋转时轴会不断地扭

动，这就是进动(不考虑章动)。以下是陀螺效应的示意图：

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

图一、陀螺效应示意图

在上图中，圆盘是陀螺。L是圆盘的角动量，其大小是R×Mv或者Iω。由于在力学中，

有，所以和方向相同。这直接导致了（如图）高速转动的陀螺在受到F后，

整个陀螺以X轴为转轴转动而不是以Y轴为转轴。这就是神奇的陀螺效应。这种效应一直

伴随着直升机的飞行。例如：要使直升机仰俯，就必须要使直升机左右的升力不平衡而不是

使其前后不平衡。基于这种原理我们下面就来解释遥控直升机的所谓贝尔-希拉操纵方式。

II、贝尔-希拉操纵方式的初步分析

说起贝尔-希拉，同好们映像最深的一定是那对“希拉”小翼。这是遥控直升机唯一区别

于真飞机的地方。那么这对小翼的作用究竟是什么呢？她所带来的好处是什么？下面就听我

细细说来。

在I中，我们已经看到陀螺效应的基本原理。在遥控直升机中，主旋翼就是一个大陀螺，

它本身具有陀螺效应。当我们改变主旋翼倾角时，直升机的运动状态就会发生改变。但同时，

如果用舵机直接改变主旋翼的倾角来控制飞机，问题是很多的。首先，主旋翼倾角的改变需

要较大的力矩。如果用十字盘直接控制的话，强大的、交变的力矩将会直接作用到舵机上。

这样舵机将会受到很大负荷，操纵精度会严重下降。第二，当直升机受到轻微扰动后，由于

陀螺的进动性，直升机将不会恢复原来状态，而是绕着垂线方向进动（如图）。

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

图2

如图，由于重力不通过旋翼头中心，所以造成力矩的产生，从而导致主旋翼发生进动。

这个问题是严重的，会直接导致遥控直升机悬停及飞行时无法稳定。基于以上问题，贝尔-

希拉操纵方式产生了。

操纵过程是这样的：

一、初始状态

希拉小翼由于空气和离心力作用，和主旋翼平面平行。此时两片主旋翼升力相等，飞行状态

不发生变化

二、操纵时

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

上图为同一个视角，主旋翼转动到不同角度时的状态。在图I中，操纵者将十字盘倾斜。希

拉小翼就与空气呈10°倾角。由于空气的作用，希拉小翼在图I位置受力。由于陀螺效应，