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直升機是一種旋翼飛行器，由旋翼提供升力和推力。這允許直升機垂直起飛和降落，懸停，並向前，向後和橫向飛行。這些屬性允許直升機在固定翼飛機和許多其他類型的垂直起降飛機無法使用的擁擠或孤立區域使用。
圖1 洛杉磯警察局的貝爾206直升機
直升機是在上世紀前半葉開發和建造的，德國福克公司1936年生產的Fw 61是第一架投入實際運營直升機。早期的直升機產量都有限，直到1942年俄裔美國人西科斯基設計的直升機才實現了大規模生產，最終建造了131架。雖然大多數早期的設計使用了多個主旋翼，但是具有反扭矩尾槳配置的單主旋翼最終成為了最常見的直升機配置。串聯式旋翼直升機由於其更大的有效載荷能力而被廣泛使用在重型直升機上。今天，同軸雙旋翼直升機，傾轉旋翼飛機和複合直升機等新型直升機構型逐漸湧現。四旋翼直升機最早出現在1907年的法國，和其他類型的多旋翼飛行器一道被大量使用於超輕型無人駕駛無人機領域。
除了傾斜旋翼飛機和複合直升機以外，所有的直升機在飛行時都依靠旋翼來同時提供升力和動力。飛行中的直升機槳葉的運動讓人聯想到中國古代的玩具竹蜻蜓：提升表面圍繞垂直軸線旋轉並以一定角度傾斜，因此當它們轉動時，可以通過空氣阻力獲得提升力。這一反覆出現的航空史主題也可以在萊昂納多達芬奇的手稿和凡爾納的科幻小說中得到了體現。
圖2 中國傳統玩具“竹蜻蜓”
圖3 達芬奇手稿中的直升飛機原型
從歷史上看，大多數早期的直升機實驗也確實是從這種提升表面的概念發展而來的，它就像一種空氣螺絲。即使在今天這個術語已不再大規模使用，但如果我們注意到當直升機直線上升時由旋翼葉片所形成的螺旋狀路徑，我們還是會有這種想法。事實上，這並不是旋翼真正的工作方式。為了理解直升機飛行的原因，有必要換個角度，並考慮關鍵詞“旋轉翼”。因為直升機像飛機一樣飛行，它的翅膀在空中移動。當然，這些機翼是旋轉的旋翼葉片。這才是直升機飛行的本質，即圍繞中心軸旋轉的“機翼”。
對旋翼飛機的更全面瞭解需要從瞭解固定翼飛機的運作原理開始。這裡是兩種飛行器的相似之處，矛盾的是，也是它們的不同之處。在最基本的術語中，機翼是一個固定的表面，當它以足夠的速度在空氣中移動時會產生提升力。要了解為什麼機翼具有這種特性，我們需要考慮稱為空氣的物質。
空氣是一種流體，其行為與溼潤的流體（如水或油）一樣。如果你慢慢地穿過一種液體，它會讓路但是有抵抗，譬如你在游泳池裡走路或游泳時，泳池裡的水會緊貼著你的身體從周圍流過。如果加速運動，阻力（阻力）將隨著速度的增加而平方增加。如果你的移動速度增加到之前的兩倍，那麼所受的阻力將增加到四倍。因此，這種特性產生了流線型的技術，創造提供最小阻力的形狀，從而可以用最少的動力來完成通過流體的運動。
製造比空氣重的飛行器的訣竅是利用試圖阻止你前進的抵抗力，讓它為你工作，提供提升力。實現這一目標的手段在第一架飛機飛行之前數百年甚至數千年就已為人所知。普通的風箏教會了我們：當一個輕質，平坦的表面與恆定的氣流（風）間形成一個傾斜的小角度，就會產生一個提升力讓該表面上升和保持飛行。用更精確的航空術語來說的話，就是升力面的前端（緣）相對於流過它的空氣必須比後緣更高。以相同的方式，當機翼或旋翼葉片的傾斜下表面向下推動空氣時，產生提升力。通過空氣的運動越快，反應越強，提升力越大。
圖4 翼型以氣流的正迎角運動產生的力；通常這個力向上傾斜並略微向後傾斜。這裡顯示的翼型是對稱的：上表面和下表面上的曲線是相同的
一個概念是移動機翼產生渦流系統（空氣以圓形方式移動），使空氣向下偏轉。這反過來在機翼上產生相反方向的反應，即支撐飛機的升力。美國空軍教科書“空中力量基礎”（Foundations of Airpower）提供了一個有用而有趣的描述，不僅對空氣質量，而且對下面的地面也有影響。部分引用如下：
機翼通過向下驅動空氣產生升力。它的速度越快，效率越高，產生的升力就越大。因此，至少在這方面，機翼與直升機旋翼，管道風扇或其他升力產生裝置相同。但最終支持飛機的不是空氣。最終是地球向飛機正下方的空氣提供反應。空氣僅將飛機的重量傳遞到地面。但由於空氣壓力隨著飛機高度的平方而減小，因此當它們到達地面上的任何特定點時它們都非常小（除非飛機只有幾英尺高）。還有一些其他因素也可用於通過翼型產生升力。在較舊的教科書中經常提到的是“伯努利效應”，其涉及機翼上表面以及下表面上的空氣流動。這個理論基本上是說，由於氣流撞擊前緣的迎角（也是由於許多翼型上表面比下表面更彎曲），機翼頂部的空氣被迫比底部流過的空氣行進更遠的距離。理論上說，為了避免在後緣後面產生真空，頂部的氣流必須加速到大於底部空氣流動的速度。這種速度差異是提升效果的關鍵。十八世紀科學家丹尼爾伯努利闡述的定理指出，隨著氣流在物體表面上的速度增加，作用其上的直接大氣壓強隨之降低。因此，上表面和下表面之間的空氣流動速度的差異導致了大氣壓力的差異；具體地說，機翼下表面上的壓力大於上部的壓力，併產生提升力。
有趣的是，我們前面提到的渦旋或循環理論經常被認為是伯努利定理的擴展。在任何情況下，升力面的有效性在很大程度上取決於其翼型（機翼或旋翼截面）的形狀。它可以被認為是兩條曲線，一條在頂部表面上，一條在底部，連接在一起形成流線型形狀。許多較舊的標準翼型採用頂部是一條一直延伸到後緣的拱形淚滴形曲線，而底部表面幾乎是平坦的翼型。
基本上，翼型形狀具有兩個緊密相關的功能。第一，顯然是獲得最大提升力。其次，翼型的形狀旨在允許機翼以儘可能小的阻力在空中移動。在航空工程師的語言中，結合這兩個功能得到一個翼型的效率用“升阻比”表示。對於某一飛機而言，具有最佳升阻比的翼型僅僅是提供具有最小氣流阻力的最大升力的翼型。
一種翼型的頂部和底部具有完全相同的曲率：這通常被稱為“對稱”翼型。許多直升機旋翼槳葉都具有這種形狀，即從前緣到後緣的拉伸淚滴曲線在頂部和底部完全相同。對於直升機的旋翼葉片而言，對稱翼型與更常規形狀的翼型相比，提供了若干優點。其中最重要的一個是非常理想的空氣動力學特性：在不同的迎角下非常小的壓力中心變化（壓力中心通常被認為是作用在機翼上的升力的中心。對於僅在頂部具有完整曲線的傳統翼型，隨著迎角增加，壓力中心顯著向前移動，這使得提升表面穩定和控制的問題變得複雜。）旋翼葉片被設計成對稱翼型的其他原因是結構要求而不是空氣動力學。比如說，它們通常更容易被製造，因為頂部和底部表面是相同的，而其他部分也可能是相同的。
到目前為止，我們一直在討論旋翼是如何產生升力的。這個升力是順從旋翼旋轉軸的方向，垂直於旋翼平面的。因此，直升飛機的前進方向就可以通過調整旋翼平面來實現。如果要直升飛機前進，只需將其旋翼平面前傾。運用初中物理知識，將作用在旋翼平面的升力進行垂直和水平分解就會得到一個對於整個直升機向上的升力，和一個向前的拉力。同樣的，使得旋翼平面後傾，左傾或右傾，就可以在不改變機身本身方向上讓直升飛機後退，左移或右移。這也是直升飛機獨有的特點。
圖5 直升機飛行原理圖
當然，也因為直升機不像固定翼飛機有機翼可以產生升力，其旋翼需要提供維持飛機飛行的升力，以及後退的槳葉會產生失速效應。直升飛機前進方向上的分力不大，導致飛行效率不高。這也是為什麼相較於固定翼飛機，直升飛機普遍速度慢，航程短。解決問題的方法是採用新的構型。目前主要有兩種，一種是傾斜旋轉翼飛機，一種是複合直升機。而這兩種構型恰恰是美國“未來垂直起降飛機（FVL）”的兩種選型。
傾轉旋翼飛機
傾轉旋翼機是一種通過安裝在通常位於固定機翼末端的旋轉發動機艙或機艙上的一個或多個動力旋翼（有時稱為螺旋槳），或安裝在機身中的發動機通過驅動軸傳遞動力到翼尖上的懸疑組件產生升力和推進力的飛機。它結合了直升機的垂直起降能力和傳統固定翼飛機的速度和射程。在垂直飛行時，旋翼偏轉使得旋轉平面成水平，從而可以產生和直升機旋翼相同的提升方式。隨著飛機加速，旋翼逐漸向前偏轉，旋轉平面最終變為垂直。在這種模式下，機翼提供升力，旋翼作為螺旋槳提供推力。由於旋翼可以被配置為更有效地推進（例如，具有根尖扭轉）並且它避免了直升機的後退葉片失速的問題，因此傾轉旋翼機可以實現比直升機更高的速度。和傾轉旋翼機類似的傾轉機翼機，後者是整個機翼都會偏轉。由於結構更復雜，空氣動力學影響更大，基本沒有任何實用型號。
美國的貝爾公司從50年代開始就著力於傾轉旋翼機的研發。從最早的XV-3，到後來的XV-15，最終與波音公司聯合推出了V-22“魚鷹”獲得美國軍方的大量採購。該機1983年開始研製，1989年首飛，2000年開始裝備部隊，2005年開始大規模批生產。目前，“魚鷹”成為美國海軍陸戰隊、空軍和海軍都裝備的飛機，總採購量接近650架。另外，日本也宣佈要採購17家V-22，並已經接受了首批5架。
圖6 2008年一架在伊拉克的MV-22在執行夜間任務前接受加油
貝爾繼續沿著它擅長的路走下去，以最新的V-280傾轉旋翼機參加美國陸軍旨在替代UH-60和AH-64的下一代直升機項目“未來垂直起降飛機”的競爭。該機的主要特徵是位於翼尖的發動機不轉動，用軸帶動可傾轉的旋翼組件。其他和V-22的主要區別，就是它的V型尾翼。該機已於2017年首飛成功。
圖7 V-280“勇士”傾轉旋翼機
複合直升機（Gyrodyne）
Gyrodyne是一種VTOL飛機，具有直升機旋翼系統，由其發動機驅動起飛和著陸，還包括一個或多個傳統螺旋槳，以在巡航飛行期間提供前向推力。在向前飛行期間的升力由旋翼（如旋翼機）以及傳統機翼的組合提供。 由於許多問題，術語“Gyrodyne”存在一些混淆，複合直升機和複合旋翼機這兩個術語經常用於描述相同的設計。Gyrodyne是許多類似概念中的一個，它們試圖提供類似直升機的低速性能和傳統的固定翼高速。
西科斯基公司是複合直升機的推進者。2008年開始，它就推出了共軸雙旋翼尾槳推動複合直升機X-2。2015年，它有首飛了S-97。目前，作為美國陸軍FVL項目的另一個競爭商，它和波音聯合推出了SB>1（取意於“西科斯基S加上波音B大於1個公司”）“抗爭者”。
圖8 SB>1“抗爭者”直升機
稀星天外
我是鐵血步兵1927，我來回答這個問題
直升機不需要跑道，只需要一個著陸點就能夠垂直起飛，一切的動力都由它的旋翼來提供。直升機的旋翼相對於空氣旋轉時會提供向上的升力，直升機前傾時，旋翼會有一個傾斜角度，產生的力不是垂直的，看下圖，除了向上的升力，還會提供往前走的動力。其實就是個簡單的物理知識。
直升機有四個力，旋翼提供的升力跟重力相等，旋翼傾斜除了向上的升力還提供向其它方向推動的一個動力。直升機可以通過控制旋翼的傾斜角度來實現不同方向的飛行。直升機前傾就會向前走，後傾就會往後飛往哪個方向傾斜就往哪飛，唯一的問題就是控制直升機的傾斜方向。這就要看旋翼的葉片角度了，葉片角度通過傾斜盤來控制。傾斜盤通過三個控制桿來控制旋翼的葉片，看下圖
傾斜盤
三個控制桿拆開來看就是這樣
原理很簡單，就是通過傾斜盤的傾斜角度來實現葉片傾斜角度的變化，以此來實現直升機的方向傾斜。具體的力學變化過於專業，說多了大家很可能聽不懂，對於這個問題就是通過控制傾斜盤來控制葉片傾斜角度，然後來實現直升機的傾斜角度，直升機前傾，旋翼就前傾，旋翼就會產生向前的動力。
我是鐵血步兵1927，感謝關注與支持！
鐵血軍史1927
首先我們先看直升機是如何獲得向前的動力的，直升機是在1907年才被法國人研究出來，在此之前，是沒有一架完整的直升機的，直升機的是通過一個或者多個旋翼然後提供向上的動力推行的一種飛行器，這種飛行器就是直升機飛翼之間的空氣流動的相對運動，旋翼通過作用力然後得到了向上的升力，這種就是直升機為什麼能飛行的原理，但是直升機的結構比較精巧，所以能夠巧妙的控制這種向升的力量，在很多險情的現場，都會用到直升機，直升機和戰機不一樣，不需要飛機著陸的機場，能夠隨時起飛，然後到達現場，所以在戰場上，直升機一直都是出於後勤。
世界上最出名的直升機就是空客h135，這架直升機的性能非常棒，能夠滿足很多地區的任務需求，無論是高原還是平原，這種直升機佔據了市場四成的份額，這種直升機在短程的飛行範圍內也是很便利。
蒼茫九月
直升機發展始於旋翼機，旋翼機旋翼沒有動力，靠尾部的推進螺旋槳推動，如果尾部螺旋槳動力故障，也可以靠旋翼滑翔降落。
早期直升機設計師大多有旋翼機的工作經驗，直升機跟旋翼機很相似但原理不同，直升機是主旋翼提供升力，如果是單旋翼就有一個扭力，所以必須要一個尾旋翼來平衡這個扭力。如果是雙旋翼，不管是橫列，縱列還是共軸，兩副旋翼反轉，扭力互相抵消，就不需要尾旋翼來平衡了。
直升機必須先垂直起飛，然後才能向前後左右側飛。主旋翼提供向上的升力，如果要前飛飛，必須改變主旋翼的角度，向前傾斜，如果向其他方向飛，就改變主旋翼的傾角，向這一側傾斜。這是怎麼改變的呢，靠的是傾斜器。傾斜器由兩個軸承組組成，上面的軸承盤隨著直升機旋翼轉動，由鉸接裝置與旋翼相連。下面的軸承環不轉動，但是可以上下運動，也可以傾斜，由幾個推拉桿調節。旋翼的傾斜就是由此調節。
龍驤虎賁九天游龍
常規佈局的直升機是有兩套選一系統第一套，就是駕駛艙頂部的較大的旋翼，另一個就是尾樑上的反扭矩旋翼。作為同軸雙旋翼結構就是在同一個軸上有正反兩套旋翼系統，這樣可以抵消反轉扭矩。另外還有類似CH-47的縱列雙旋翼結構，前後兩套旋翼也是正反轉。
旋翼不僅僅可以實現向上的升力，而且通過槳轂改變旋翼平面的角度可以實現向後的推力，不過這個推力是要與升力做一個平衡。也因為如此採用傳統結構的直升機飛行速度與固定翼比差了很多。
同軸雙旋翼結構與傳統直升機也是類似的，可以調整旋翼平面的角度，這種直升機的優勢在於發動機功率可以全部使用，因為沒有調整反轉扭矩的尾槳結構。
目前最新推出的複合高速直升機採用的是同軸共旋翼結構加推進螺旋槳，這種複合直升機只可以獲得高速性能，目前是西科斯基公司的S-97突襲者直升機為代表。
航空君
直升機往前飛行的力也是靠所謂的“風扇”。
其實你說的“風扇”專業名稱叫旋翼，一般一個旋翼有二至六個槳片，為確保升力，每個槳片都具有一定的角度。
一名軍迷
直升機頭頂那東西不叫風扇，我們夏天熱了扇的那傢伙叫風扇，直升機頭頂那東西叫做旋翼，直升機起飛降落都是依靠旋翼的升力大小來進行控制，至於前後飛行，它的旋翼上面加了調節器，可以使旋翼角度向各個方向傾斜，這樣就得到了各個方向的力度，可以靈活飛行，但是因為它支撐飛機重量和飛行都是依靠旋翼，所以它的飛行速度遠遠不如戰鬥機。
石頭小石子
你們家直升機頭頂風扇。
那個所謂的風扇，是有傾角的，是可以活動的。不然，它就只能升，降。不過，現在的設計也有另外一個動力，一個螺旋槳，或者機頭拉，或者機尾推，高速直升機。
傷心時吃糖
你說的直升機的這個風扇，確切地說是直升機的旋翼，這個旋翼不僅為直升機提供升力，也為直升機提供前進的推力，其原理和蜻蜓的翅膀類似，比較複雜，如果需要，你可以找專門的文章去了解。現在各直升機製造大國正在設計的一些先進直升機，其推力也有專門的螺旋槳承擔，旋翼主要提供升力！
雪鶻
直升機頂上的螺旋槳，稱為旋翼。它旋轉時既為直升機提供升力，也為直升機提供推力。它提供的升力大於直升機的機身重量時，直升機上升，小於機身重量時，直升機下降，等於機身重量時，直升機旋停。一般說，為了克服旋翼的反作用力，機尾都有一個垂直旋轉的尾槳，藉此操縱直升機的方向。我知道的大概就這些。
