遙控直升機

遙控直升機（英文名稱：Radio-Controlled   helicopter or rare/C直升機)，即可以遠距離控制飛行的直升機。通常遙控設備由地面飛行控制器操作，旋翼由動力裝置驅動、橫向、航向、升力和發動機等五個通道使遙控直升機能夠垂直起降、在空中盤旋，向任何方向飛行。

遙控直升機最初是由系留無人機發展而來的二戰后，美國注意到“反潛”重要性，并發明了第一代可以攜帶魚雷的遙控直升機。由于其自身的特點，遙控直升機被廣泛應用于電力領域、農業、消防、空拍等領域。此外，遙控直升機還具有水平滑行功能、筋斗、橫滾、螺旋上升、垂直拉起上升、倒飛等特技性能。由于遙控直升機本身具有趣味性和挑戰性，它逐漸發展成為一項航模運動，吸引了許多航模愛好者。常見的型號有航模遙控直升機，分為電動和油動兩種油動遙控直升機動力強，飛行時間長；電動遙控直升機動力更強，重量更輕，但飛行時間短。它們與傳統直升機最大的區別在于，它們有一個副翼，可以更好地控制旋翼的方向。

遙控直升機的基本結構可分為：機體結構、控制系統、動力系統等。

機體結構

機身：機身是直升機的重要組成部分，用于支撐和固定直升機的部件和系統機身形狀影響直升機的飛行性能、機動性和穩定性有重要影響。一般旋翼安裝在機翼中段上方，尾槳和水平安定面安裝在尾梁后部或尾斜梁上。直升機的主要結構通常由FRP制成（纖維增強復合塑料）ABS樹輪胎和其他材料。

主旋翼：主旋翼主要由槳葉和輪轂組成，主要功能是將旋轉動能轉化為旋翼升力和拉力。旋翼是直升機的升力面，產生使直升機起飛的升力；它也是直升機的操縱面，為直升機提供升力、控制俯仰和橫滾的力和力矩；而且還是直升機的螺旋槳，拉著直升機往任何方向飛。

尾槳：當主旋翼逆時針旋轉時，主旋翼的扭矩會使飛機機頭向反方向右轉。此時，向右的尾槳需要產生與主旋翼扭矩相等的順時針扭矩。然而，主旋翼扭矩根據施加到主旋翼的功率大小而變化；因此，隨著主旋翼功率的變化，必須改變尾槳推力以穩定飛機的偏航位置和姿態。

尾槳還用于控制遙控直升機繞垂直軸的運動。通過過度補償主旋翼扭矩，機頭向左旋轉，反之亦然。改變尾槳推力將改變其施加在機身上的偏航力矩，從而根據控制系統的輸入改變飛機相對于垂直軸的角位置。此外，遙控直升機在懸停狀態下和低速飛行時特別容易受到橫向陣風的影響。這就需要頻繁、精確校正偏航控制，以調整尾槳推力。

控制系統

遙控設備：遙控設備分為手持遙控設備和帶屏遙控，而手持遙控設備是目前的主流選擇。

基本的四通道遙控器只有兩個操縱桿和機械微調、指針場強計和方向舵開關，采用調頻（FM）通訊方式。先進的14頻道遙控器除了兩個操縱桿外，還有七個旋鈕、6個電子微調按鈕、8組開關，采用彩色觸摸屏和winCE（嵌入式操作系統）以及PCM（脈沖編碼調制）數字通訊方式。

遙控一架直升機，至少需要6個通道的遙控設備，多通道遙控設備通常包含更豐富的功能和更人性化的設置界面。因此，通道的數量也是衡量遙控設備檔次的標準、功能、普適函數可伸縮性的一個重要判據。

遙控器根據發射信號的方式可分為PPM（脈沖位置調制）和PCM（脈沖編碼調制）兩大類。一般高級發射機都是PPM和PCM，中低檔發射機只有PPM模式。簡單來說，PPM和PCM的區別就是模擬信號傳輸和數字信號傳輸的區別，PCM的工作可靠性更好。

旋翼頭：遙控直升機旋翼頭（也稱為周期可變距離系統）它是一種非常復雜的機械結構，利用陀螺效應達到迎角周期性變化的目的，并相對于旋翼軸產生各個方向的拉力，從而完成前進、后退、左側傾、右傾等基本飛行動作。

常用的旋翼頭結構是鐘形旋翼頭、希拉式旋翼頭、貝爾-希拉旋翼頭。特技直升機為100英鎊％采用貝爾-希拉混合，也被稱為全效旋翼頭。這種結構的遙控直升機有一個主翼和一個小翼（平衡翼）它的作用不是產生升力，而是產生陀螺效應（例如，槍管內的膛線使子彈高速旋轉以保持直線度，這就是所使用的陀螺效應）與希拉 的半效旋翼頭，全效旋翼頭可以提供操縱穩定性和靈活性兩方面的性能，并具有良好的操縱感然而，希拉 s半效旋翼頭結構比較簡單，雖然也有平衡翼，但是操控感比較慢，所以一般用在低檔的定距直升機上。

遙控直升機

陀螺儀：直升機飛行的基本原理是利用主翼產生反推力而上升，但當它產生升力時，就會產生反扭矩，因此需要尾槳來抵消這種扭矩以保持機身的平衡。但為了讓尾部產生合適的推力，需要陀螺儀發揮作用。

陀螺儀可以根據機身偏離的角度向尾翼產生補償信號來控制蛇形機，使尾翼產生適當的推力。陀螺儀分為機械式、電子式、電子鎖尾式。截至2023年11月，電子尾鎖陀螺儀很受歡迎，更受歡迎的規格是Futaba GY611、GY401、GY240、Colco GY400、E-SKY 0704A和GWS PG-03等。

舵機：舵機是直升機的動作驅動裝置，由殼體組成、控制電路、馬達、齒輪和位置檢測器。其特點主要是扭轉、速度、重量和尺寸，判斷舵機性能的標準是：回中性、虛擬位大小響應速度、耐用度等。不同類型的舵機用途不同，有的用于斜盤控制，有的用于尾舵驅動，因為屬于數字式舵機，性能更高。

旋轉斜盤舵機和尾翼舵機由于用途不同，通常有不同的規格。比如：旋轉斜盤轉向器不要求速度快，但要求耐摔性，如Hitec HS采用全金屬齒輪-65毫克非常耐摔。尾部舵機需要較高的響應速度和工作速度，因此數字舵機更適合但是，如果要充分發揮數字舵機的性能，陀螺儀還必須支持數字舵機模式，例如Futaba GY401或以上。此外，如果使用非數字轉向器，則不應將陀螺儀設置為數字模式，否則會燒毀轉向器。

動力系統

電動機：能夠為電動直升機動力系統提供能量的電池主要有兩種，即鋰聚合物電池和氫燃料電池。鋰聚合物電池功率密度高，但能量密度低。氫燃料電池是一種良好的能量載體，能量密度高但功率密度低。其中，鋰離子電池是20世紀90年代初出現的一種新型高能電池其主要優點如下：能量高、綠色環保、無污染、使用壽命長、額定電壓高、循環壽命高、高低溫適應性強，充電速度快等。

隨著電子技術的發展，電機的功率、效率、壽命有了革命性的突破，鋰聚合物的應用使電動直升機有了前所未有的高性能，性能好的電動直升機大多都配有無刷電機（Brushless   motor）這種電機沒有碳刷它實際上是一臺三相交流電動機因為沒有碳刷的摩擦，它使用壽命長，更重要的是工作效率高（可達到90%左右）對于無刷電機來說，有必要有一個專門的驅動器，即無刷電動調制(Brushless   motor   electric adjustment）它可以根據控制信號無級調節電機的速度。

電機具有效率高、環保性好等突出優點，同時不需要減速齒輪箱系統，大大降低了重量和機械復雜性。該電機還具有結構簡單的優點、零件數量少、使用溫度低，冷卻簡單、可靠性高、維修性好等特點。

甲醇發動機：也稱為電熱發動機，它是一種使用甲醇燃料的二沖程發動機。甲醇具有清潔排放、含氧量高、良好的燃燒性能和其他特性，它被認為是發動機的理想替代燃料。像四沖程發動機一樣，氣缸中的燃料混合物爆燃產生的能量用于推動活塞做功。

其工作的具體過程是進入氣缸的空氣與霧化燃料混合形成燃氣，在高溫下，、在高壓下被電熱塞點燃爆炸，產生的巨大壓力推動活塞直線運動，通過曲軸連桿機構轉化為主軸的圓周運動輸出動力。在這個過程中，燃燒能否順利進行并迅速蔓延到整個氣缸以形成理想的爆炸取決于“燃氣”中各組分的比例。燃料或空氣過多（過少）Can 不要讓發動機穩定工作。

在排氣量相同的情況下，二沖程發動機的功率比四沖程發動機大，體積小、重量輕、結構簡單、造價低。但與此同時，電熱發動機也存在一些缺點，如燃料和潤滑油消耗高，潤滑不足導致發動機壽命短，排氣不完全導致燃燒質量差。

汽油發動機：相比同級別的甲醇發動機和發動機，汽油機的成本更低、拉力大、易起動、加速快、怠速穩定、飛行效果震撼，使用壽命長。同時，在相同的工作容積下，推重比并不理想、油門線性度和響應速度都不如前者，尤其是四沖程甲醇發動機。

汽油發動機燃料通常被稱為“航空汽油”它與一般汽車發動機的工作原理相同，但功率大重量輕，因此對航空汽油的質量要求與汽車汽油相似。與電動發動機相比，使用的燃料易于購買，潤滑油價格低廉。

現有的遙控直升機用汽油機多為風冷單缸四沖程發動機，輸出功率低，冷卻效果差。市面上也有一些風冷雙缸二沖程汽油機，可以滿足一般遙控直升機的動力需求，但散熱性能一般，無法支持遙控直升機長時間在空中飛行。

遙控設備：地面飛行控制器操作遙控設備，用動力裝置驅動旋翼，縱向通過、橫向、航向、升力和發動機是控制遙控直升機運動的五個通道。

遙控直升機有CCPM（差動槳距混合控制結構）斜盤和傳統機械斜盤，傳統機械斜盤由兩臺舵機控制，俯仰控制系統由第三臺獨立舵機控制這種旋轉斜盤在新型直升機上基本不用。CCPM斜盤是一種相對主流的設計，由三臺舵機協調工作，有利于提高控制精度和減輕重量。

對于CCPM swashplates直升機，請遵循雙葉（雙葉電子工業有限公司）標準中，六通道遙控設備的分配順序是：1通道一副翼、2通道一升降、3通道一個油門，4通道一個陀螺儀、5通道單陀螺儀輔助通道、六通道副翼混合控制。通道5的功能是控制陀螺儀的工作模式，例如：陀螺儀靈敏度尾部鎖定或尾部解鎖模式切換。6通道一般與1、兩個通道聯動，由三臺舵機協同工作控制直升機旋轉斜盤的傾斜或平行向上運動、平行下移。

旋翼頭：遙控直升機使用具有迎角的主旋翼槳葉（Main   rotor   blades）旋轉產生升力，并通過安裝在主軸上（main mast桅桿桅桿）的根部的傾斜盤（Swashplate）通過聯動機構改變主旋翼槳葉的攻角，然后通過升力的變化使旋翼的旋轉面傾斜，從而產生傾斜方向的推力，從而飛行。

就像陀螺一樣，可以用陀螺效應定律來理解。當陀螺通過鞭打旋轉時，可以發現陀螺并不是在地面上定點旋轉，而是在高速旋轉的同時在地面上畫圈，這是陀螺 s固定軸和進動。所謂軸固定性，是指陀螺的旋轉軸和轉速在不受外力影響的情況下不會發生變化換句話說，任何有質量的物體都有慣性，必須施加外力才能改變物體的運動狀態。

進動是指當旋轉物體受到外部力矩作用時，其旋轉平面會繞一個軸旋轉。如果對旋轉圓盤上的某一點A施加一個向上的力F，會發現圓盤不會在所施加的點A處向上抬起，而是會沿著旋轉方向轉動90°”的B上抬了起來。這就是歲差的直觀體現。

當力作用于物體時，會產生加速度，加速度會改變速度的大小和方向陀螺旋轉時，作用在旋轉物體上的力矩產生的角加速度不僅會改變物體的旋轉速度，還會改變旋轉速度的方向。遠程控制通過動力裝置驅動轉子產生升力。

讓遙控直升機前進、左右移動需要改變主旋翼的旋轉平面，需要通過升力和重力的合力來實現。根據前面的分析，為了改變主轉子的旋轉平面，必須向轉子施加外部扭矩，這是通過傾斜盤實現的（Swash Plate板板）控制的。斜盤分為兩部分，由軸承連接。上半部分通過相位器與主軸連接，與主軸一起旋轉，并通過連桿與主旋翼變槳裝置連接；下部通過連桿與能量機連接。

旋轉斜盤直接決定轉子在旋轉平面相應位置的迎角。因為當轉速不變時，升力隨著旋翼迎角的增加而增加，因此改變旋翼迎角相當于改變旋翼的升力輸出。如果旋轉斜盤整體上下移動，則兩個旋翼的迎角同時增大或減小，旋翼的升力輸出也隨之增大或減小。這樣遙控直升機就可以上升和下降。這就是總距（Set   pitch）的作用。

當斜盤傾斜時，轉子在旋轉平面上的迎角將隨位置而變化，旋轉平面將因由此產生的升力差而產生的扭矩而改變。旋翼在旋轉平面內周期性地改變升力的方向和大小，這稱為“周期距（Cycle   pitch）通過調節傾斜盤的位置和傾斜角度來實現遙控直升機的控制。

尾槳：尾槳產生的推力在橫向上遠離飛機重心，在飛機上產生偏航力矩，不斷反作用和補償主旋翼的扭矩，以保持偏航位置穩定。

尾槳的推力隨著尾槳的螺距或迎角而變化。俯仰連桿或俯仰控制桿在偏離相應俯仰軸的位置連接到尾槳轂的每個俯仰臂，并根據控制輸入同時升高和降低，以根據需要調整葉片俯仰和尾槳推力，并改變和穩定飛機的偏航位置。在現有技術中，尾槳控制系統操作連接到每個俯仰臂的俯仰聯桿和沿著旋翼軸線上升和下降的旋轉控制環。當控制環沿軸向移動時，變槳連桿和相應的變槳臂之間的連接使每個葉片繞其變槳軸旋轉，從而改變旋翼產生的迎角和推力。

電力：隨著科學技術的不斷發展，直升機、無人機、機器人等先進技術在電網運行中的應用越來越廣泛、建設中。

我國輸電線路建設的裝備和技術有了很大的提高和變化，但與發達國家相比仍有較大差距，不能適應輸電線路建設面臨的問題。中國輸電線路建設中現有的無人放線飛艇，基本上是以惰性氣體氦氣作為氣囊的填充氣體，以日本OS公司量產的105級航模發動機或國產的50級二沖程小型汽油機作為動力輸出，兩者都屬于自然吸氣發動機、風力變化、空氣中的氧氣含量很高，所以他們中的許多人海拔很高、高濕地區輸電線路放線作業無法正常使用，且隨著運輸成本和氦氣價格的持續上漲，飛艇放線的優勢也在逐年減弱。與飛艇相比，無人直升機，包括遙控直升機，更容易操作、定位準確、能耗低，且能抵御氣候變化的影響，是電力線放線作業的較好選擇。

2009年，國家電網在甘肅首次采用遙控直升機放線此次，遙控直升機放線應用于蘭州330千伏桃樹村變電站。遙控直升機穿越放線優勢明顯，穿越線路無需停電，不受地形限制，減少植被破壞。這種放線方式大大加快了工程建設進度，為年底蘭州330千伏桃樹村變電站竣工提供了保障。

軍事：自1962年QH以來-自50C首飛以來，遙控直升機作為一種重要的軍事裝備，已經發展了近60年，其在戰場上的任務也開始多樣化。遙控模型直升機廣泛應用于軍事偵察領域，其控制系統對可靠性要求較高、便攜性好。這種飛機一般由機身組成（含動力系統）控制系統和偵察系統。

農業：2014年4月15日，在安徽省亳州市渦陽縣高爐鎮蘆陽村萬畝小麥高產示范區，一名作業人員正在遙控無人直升機上噴灑農藥。據渦陽縣農業部門負責人介紹，這款無人直升機可以在田間地頭起降該飛機配備了半自動飛行員和GPS衛星定位系統。這架遙控飛機重40多公斤，可攜帶近10公斤化學品，使用汽油作為動力燃料，每次起飛可飛行8至9分鐘，噴灑面積為20畝。

2015年，湖南省農機局對4家企業的6款超低空遙控飛行植保機進行了科技成果鑒定。由通信、動力、控制、航空、由農業機械等領域專家組成的鑒定委員會認為，4家企業的6款超低空遙控飛行植保機，以無人直升機通用技術為基礎，瞄準農業應用需求，通過直升機平臺，、飛控平臺、農藥應用平臺等不同程度的創新，實現了穩定可靠的控制、作業效果好、效率高、能滿足農業生產的需要、用戶反映良好，符合湖南省地方標準，一致同意通過科技成果鑒定。

日本將遙控直升機應用于農業生產(病蟲害防治、播種)特別是在蟲害控制方面取得了顯著進展。遙控直升機在農業生產中的使用，原本是為了彌補有人直升機的不足，比如工作區域和環境的限制。1989年，日本農林水產省制定了遙控直升機噴灑化學品暫行實施標準，推動了這項事業的發展。它于1992年正式出版“遙控直升機使用技術指南”遙控直升機的定義是總重量小于100千克的遙控直升機。對有關安全、還規定了有效噴布操作的各種事項。遙控直升機的研制機構被指定為“農業林業漁業和航空協會”該協會對申請注冊的殺蟲劑的功效負責、藥害、關于作物殘留物及其對環境影響的實驗。1995年，共有34種注冊殺蟲劑。

消防救援：隨著我國經濟建設的快速發展，消防部隊承擔的滅火救援任務越來越艱巨。尤其是在處理高層建筑火災方面、在化學危險品泄漏和洪水等自然災害中，消防員往往無法接近或進入災害和事故現場，進而影響救援工作。面對這一問題，吉林省通化公安消防黨委撥出專項資金，指定專人負責無人滅火直升機的研制和總裝工作一架遙控消防救援直升機于2005年成功改裝并試飛成功。用于滅火和救援的遙控直升機是便攜式的、靈活、快速、準確等特點。

主要用途如下：首先，它用于從高層建筑火災中救人；二是用于液化石油氣等危險化學品泄漏事故的放空點火；三是可完成水域、沼澤、泥潭等災害事故中的救援工作；第四，可以在空中探測火災，并在直升機上安裝常見的火災逃生設備。

此外，遙控直升機還可以進行高空探測，幫助指揮官實時監控事態發展。例如，美國新罕布什爾州的消防和救援部門使用遙控直升機協助指揮和控制大規模緊急情況。飛行高度120米的Carvec Kestrel航拍設備，為事件指揮員提供實時的高空視頻或靜態圖像或熱成像，并根據事態發展幫助其調配所有人員和資源。

空中拍攝：隨著技術的不斷發展和進步，更加理想和實用的遙控直升機航拍技術不斷涌現。這種航拍系統通常以小型無人遙控直升機為載體，以相機為載體、照相機和其他圖像采集設備被用作從空中拍攝圖像的工具、用于記錄和傳輸的小型航空攝影系統。遙控直升機航拍系統不僅具有載人航拍系統獨特的視覺特點和優勢，而且方便靈活、成本低廉、經濟實用等優點。

該技術的出現為電視節目的空拍提供了新的思路和解決方案。它有助于電視節目的前期制作取得一定程度的突破和創新，給觀眾帶來新的視覺感受，也為廣播行業帶來可觀的社會效益和經濟效益。

在地面人員的控制下，遙控直升機可以輕松地從地面懸停到幾千米的高度、360度旋轉、巡航飛行、高難度操作，如特技翻轉，可以從任何角度自由射擊目標。從某種意義上說，遙控直升機是一種低成本直升機、運輸方便、操作靈活、移動自如的“超級大搖臂”具有廣闊的應用前景。

一些大型遙控直升機進入廣播媒體行業，也促進了一些媒體應用的出現。比如：比利時Flight Lens公司的無人直升機搭載相機，在巴黎香榭麗舍大街上空航拍法國大革命二百周年慶典開幕式直升機——在巴黎上空離地十幾米的地方翱翔，然后穿過凱旋門，這是傳統直升機無法做到的。

2009年，云南電視臺也在新聞直播方面進行了大膽嘗試——所引入遙控直升機航拍技術，實時傳輸航拍圖像。在160分鐘的直播期間，航拍遙控直升機拍攝的實時畫面多次顯示在電視屏幕上，供觀眾同步、直觀地從空中看到了二環rapid系統的全貌，使電視直播畫面栩栩如生、大容量、從多個角度帶領觀眾獲得成功的電視體驗。從央視大二的收視數據來看，本次直播也取得了不錯的成績．收視率達到了1.21，是平時同時段收視率的10倍。

航模比賽：航模運動是科學和技術的集合、體育和實踐是一體的、高度綜合性的活動。國務院已將“三模一電”航模、海模、車模、少年電子技師）科技體育由體育行政部門和教育部負責、科協等部門通力合作，每年都撥款支持這項運動的開展。航模運動是人類飛行的第一步，是航空科技的基礎教育許多發達國家參加了世界錦標賽、世界杯已經持續了半個多世紀，并已成為一種職業模式。

遙控模型直升機運動興起于20世紀70年代，1987年正式成為世界錦標賽項目，代號F3C。2017年，中國第十三屆全運會新增18個群眾體育項目。包括國際遙控模型直升機特技（F3C）遙控模型直升機花式飛行（F3N）等。