文|123观察室
直升机的桨毂是非常复杂的，桨毂上连接着桨叶，大部分是四旋翼。四旋翼和桨毂并没"亲密接触"，而是通过变距铰，摆振铰（左右运动）链和挥舞铰（上下运动）柔性连接。变距铰通过变距拉杆和旋转斜盘相连，旋转斜盘周期性的"前后左右"倾斜，从而带动旋翼发生周期性的偏转，让整个桨盘（旋翼平面）发生倾斜，控制直升机全向机动。这在笔者之前的文章中做过仔细分析。今天就来聊聊摆振铰和挥舞铰那点事。因为旋翼旋转时左右两侧会产生速度差和旋翼根部"疲劳"，如果得不到解决，旋翼会断裂，或者机身不可控横滚。
旋翼旋转时，因为机翼尖的角速度最大，所以其升力也最大，这个力就会让旋翼上翘，让整个桨盘（旋翼平面）呈圆锥型。以逆时针旋转到旋翼为例，其左侧都是后行"桨"，右侧都是前行"桨"，如果此时直升机是向前行驶的，参考顺水/逆水行舟的实例，左侧旋翼的速度是线速度减去直升机的前行速度，而右侧都旋翼刚好相反，那么两侧的速度差就会导致直升机向左横滚，这是非常危险的，直升机的可控横滚后面会讲。
所以，挥舞铰就出现了，左侧旋翼因为升力较小，旋翼会下垂，旋翼相对于空气的角度会变化，所以升力会增加，旋翼会沿挥舞铰向上摆动；右侧旋翼刚好相反，旋翼受到的升力增加，会向上"翘"，升力会减小，前行"桨"会沿挥舞铰向下运动，从而让左右两侧是升力实现平衡。我们想一想固定翼飞机升降舵就能明白，升降舵上升，飞机抬头，升降舵下降，飞机低头。直升机在实际飞行中，左右两侧的速度差会达到五倍，所以旋翼的俯仰会更加明显。
前面说过沿旋翼斜面的力可以分解为水平方向的"拉力"和垂直方向的升力，水平方向的力和动力轴旋的方向是相反的，前行"桨"的速度快，阻力大，而后行"桨"刚好相反，并且呈周期性交替。所以，为了减少旋翼根部的"疲劳"，让旋翼的后掠角度发生改变，摆振铰出现了，其可以左右摇摆，减少旋翼的疲劳。当然，挥舞铰和摆振铰都是有阻尼机构控制，所以能够上下，前后运动。
水平方向的阻力还会让机身产生扭矩，就是动力轴给了旋翼一个垂直旋翼的动力，那么和发动力相连的机身就会有一个相反的扭矩，如果把抵消，机身就会和旋翼一样旋转，不过方向是相反的，所以，尾部的尾桨出现了，其把机身"拉住了"，抵消了扭矩。以中国的"直20"为例，其尾桨和机身垂直平面是有一个角度的，目的是让尾桨产生一个向上的分力（拉力），和水平小短尾翼配合，提高直升机的升力。尾桨的动力来自涡轴发动机，通过传动轴和转向齿轮输送到尾桨，并非独立的发动机提供动力。
当然，随着技术的进步，三大铰链已经更新换代，出现了一系列的替代方案。因为随着旋翼数量的增加，摆振铰和挥舞铰会更加复杂，重量也会增加，导致旋翼可靠性降低。在我国直20身上，就出现了诸多的桨毂黑科技。可以这么说，除了涡轴发动机，在直升机飞行控制系统方面，我们已经位居世界前列。我们的科研工作者已经非常优秀，请再给他们一点时间。
最后，对未来的直升机做一番设想：尾桨会取消，变成和固定翼飞机一样的推进式"螺旋桨"。而涡轴发动机产生的机身自旋扭矩，会通过共轴反转双旋翼来克服，在消除自旋力矩的同时，将升力提高两倍，并且刚性共轴双旋翼技术的发展，可以让共轴双旋翼直接的距离缩短，不用想卡50那样长，飞行阻力会小很多。这样，直升机就会突破现有的技术瓶颈，走向高速直升机时代。因为尾部安装了推进式"螺旋桨"，所以，旋翼变距系统很可能被取消，最终飞行轨迹有共轴双旋翼和尾部"螺旋桨"来"合成"，在这种技术下，直升机就可以"全向矢量飞行"！
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