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此桨叶产生的离心力在整个飞行中也基本保持不变。
因此在飞行中只有升力是一个可变因素影响锥体角的大小，在不同的飞行状态
下，要想保持旋翼转速不变，改变发动机的功率必然会引起旋翼有效力的变化。
2 主桨叶
由于桨叶是在不断转动的，桨叶的速度和相对气流的速度沿着桨叶的叶根到叶
尖将是逐渐增大的。根据升力公式，桨叶产生的升力的大小取决于攻角和相对气流
的速度，因此桨叶上的升力从叶根至叶尖也是逐渐增大的，升力图形如图1-10 所示。
这种情况将造成桨叶上产生不必要的弯曲负载。
图1-10 桨叶上升力的分布
平衡桨叶翼展方向升力的方法有两种：
1） 锥形桨叶：将桨叶做成锥形，使得翼型的弦线长度从叶根至叶尖逐步
升力锥体角
离心力
重力
叶尖旋转平面
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减小，桨叶表面积也因此逐步减小，根据升力公式，面积的减小将使
升力减小而达到沿叶片展向升力的均衡。
2） 扭转桨叶：将桨叶角从叶根至叶尖设计成下洗，即桨叶角逐步减小，
则攻角也逐渐减小，升力图形如图1-11 所示。
图1-11 扭转桨叶的力的分布
现代直升机的主桨叶同时采用了上述两种方法，例如西科斯基（SIKORSKY）公
司的桨叶的下洗角（扭转角）一般为7º。
第1.3 节推力和阻力
1.3.1 推力的产生
旋翼旋转平面倾斜后，旋翼有效力的水平分量就是推力，推力的大小取决于桨
盘倾斜的角度。倾斜角越大，推力越大，同时升力将越小，也就是说，当推力增加
时，必须增大旋翼有效力才能保持足够的升力来平衡飞机的重力。
一旦飞机进入转换飞行状态，主桨盘的前倾将引起飞机机身的前倾，从而使整
个主桨毂前倾，主桨毂又是和主桨轴装配在一起的，因而主桨轴也会前倾，这时周
期操纵量就可以减小。
周期变距杆移动后，整个旋翼旋转平面倾斜，桨叶角交替变化，桨叶向上或向
下挥舞。
图1-12 说明了当机身姿态变化后能够引起旋翼旋转平面的进一步变化从而周
期操纵量可略微减小。
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1.3.2 阻力的产生
任何物体在空气中运动都将产生阻力，这是因为空气作为一种流体具有粘性，
可以阻碍物体的运动，由此产生阻力。对于直升机来说，阻力有以下几种形式：
1） 型阻（FORM DRAG）：
由机身的整体外形产生，良好的机身外形可以减小但永远不能消除这种阻力
2） 废阻（PARASITE DRAG）：
由机身的外部附件如起落架、浮筒、外挂副油箱等产生，安装不正确的面板、
受腐蚀的前缘等也会产生废阻。
3） 翼型阻力（ROTOR PROFILE DRAG）：
由桨叶在空气中转动产生，桨叶角越大，阻力越大；桨叶角越小，阻力越小。
4） 诱导阻力（INDUCED DRAG）：
当旋翼转动时，因桨叶的作用空气被诱导向下流过主桨毂，空气的流动产生反
飞机在悬停状态
飞机在过渡飞行状态
飞机在转换飞行状态
图1-12 机身姿态的变化
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作用力，这种阻力叫做诱导阻力。诱导阻力在直升机悬停时最大，因为此时空气相
对飞机没有运动；当直升机处于飞行状态，空气与飞机有相对运动，诱导阻力减小。
上述各种阻力作用于直升机和其旋翼系统，阻力的综合效应称作总阻力，在水
平飞行状态，阻力的作用方向与推力相反，当飞行速度增加时，阻力也增加。阻力
与推力相等时，直升机处于匀速运动状态。
阻力的作用方向永远与速度方向相反，大小与飞行速度的平方成正比。
在某种意义上说，阻力也可能单独作用在某片桨叶上。在现代直升机上具有垂
直关节，这种垂直关节也叫阻力关节或摆振关节，它可以使桨叶在水平方向摆动。
必须允许每片桨叶在水平方向摆动的原因如下：
1） 桨叶的惯性：
在旋翼开始转动和减速停车时，由于桨叶的惯性作用，会产生反向运动的趋势。
2） 阻力的交替变化：
飞行中当桨叶运动方向与气流流动方向相对时阻力增加， 与气流流动方向相同
时阻力减小。
3） 科利奥里斯效应（CORIOLIS EFFECT）
根据动量守恒定律，当物体转动时，物体将保持匀速转动状态直到有外力改变
其转动速度。当转动中物体的重心相对于转动轴的位置改变时，物体转动的角速度
将改变。如果重心向着转动轴移动，转动的角速度增大，反之角速度减小。
科利奥里斯效应的最佳例子是花样滑冰选手所作的冰上转圈运动。在转圈初期，
选手通常将手臂伸出以保持平衡，转动中逐渐将手臂收拢直至环抱于胸前，没有施
加任何的外力但此时的转动速度增大，这是因为手臂的收拢改变了人体的重心位置。
当转动结束时手臂再次展出，转动速度又逐渐减慢。
对于直升机的主桨叶，当桨叶向上挥舞时，重心向转动轴靠拢，桨叶加速；桨
叶向下挥舞时重心向外移动，桨叶减速。
需要注意的是科利奥里斯效应在直升机处于过渡飞行状态时最大，悬停时则不
存在。图1-13 显示了桨叶在挥舞时重心位置的变化。
4） 胡克效应（HOOKER JOINT EFFECT）
当桨叶形成的转动锥体的轴与主桨轴不再重合时，会产生胡克效应。
图1-13 桨叶挥舞时重心的改变
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直升机在悬停状态时，两个轴互相重合，进入过渡飞行状态时，由于旋翼旋转
平面相对于主桨轴产生倾斜而产生胡克效应，也叫万向节效应（UNIVERSAL JOINT
EFFECT）。
为保证旋翼转速不变，前进桨叶（桨叶运动方向与气流流动方向相反）必须加
速，后退桨叶（桨叶运动方向与气流流动方向相同）必须减速。
科利奥里斯效应和胡克效应在过渡飞行阶段是同时存在的，实际上在飞行中两
种效应互相作用互相抵消，桨叶在垂直关节上的水平摆动量很小，只有当飞机振动
较大时反应量才较大。
1.3.3 功率变化
本节着重阐述飞行速度增大时为保持平飞功率的变化情况。
图1-15 给出了飞行速度与功率的曲线图，图中上部的直线代表最大可用功率，
当扭矩Tq、旋翼转速Nr、高度不变时，可用功率是恒定的，因此图中的直线位置也
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