回旋小飞机范文第1篇

实验报告

院（系）名称

大飞机班

学号

学生姓名

任课教师

2011年

X月

四旋翼飞行器的建模与仿真

一、实验原理

I．四旋翼飞行器简介

四旋翼飞行器通过四个螺旋桨产生的升力实现飞行，原理与直升机类似。四个旋翼位于一个几何对称的十字支架前、后、左、右四端，如图1-1所示。旋翼由电机控制；整个飞行器依靠改变每个电机的转速来实现飞行姿态控制。

在图1-1中，前端旋翼1

和后端旋翼3

逆时针旋转，而左端旋翼2

和右端的旋翼4

顺时针旋转，以平衡旋翼旋转所产生的反扭转矩。由此可知，悬停时，四只旋翼的转速应该相等，以相互抵消反扭力矩；同时等量地增大或减小四只旋翼的转速，会引起上升或下降运动；增大某一只旋翼的转速，同时等量地减小同组另一只旋翼的转速，则产生俯仰、横滚运动；增大某一组旋翼的转速，同时等量减小另一组旋翼的转速，将产生偏航运动。

图1-1

四旋翼飞行器旋翼旋转方向示意图

从动力学角度分析，四旋翼飞行器系统本身是不稳定的，因此，使系统稳定的控制算法的设计显得尤为关键。由于四旋翼飞行器为六自由度的系统（三个角位移量，三个线位移量），而其控制量只有四个（4

个旋翼的转速），这就意味着被控量之间存在耦合关系。因此，控制算法应能够对这种欠驱动（under-actuated）系统足够有效，用四个控制量对三个角位移量和三个线位移量进行稳态控制。本实验针对四旋翼飞行器的悬浮飞行状态进行建模。

II．飞行器受力分析及运动模型

（1）整体分析

如图1-2所示，四旋翼飞行器所受外力和力矩为：

Ø

重力mg，机体受到重力沿-Zw方向

Ø

四个旋翼旋转所产生的升力Fi(i=1,2,3,4)，旋翼升力沿ZB方向

Ø

旋翼旋转会产生扭转力矩Mi

(i=1,2,3,4)，

Mi垂直于叶片的旋翼平面，与旋转矢量相反。

图1-2

四旋翼飞行器受力分析

（2）电机模型

Ø

力模型

（1.1）

旋翼通过螺旋桨产生升力。是电机转动力系数，可取，为电机转速。

Ø

力矩模型

旋翼旋转产生旋转力矩Mi(i=1,2,3,4)，力矩Mi的旋向依据右手定则确定。

（1.2）

是电机转动力系数，可取为电机转速。

Ø

转速模型

当给定期望转速后，电机的实际转速需要经过一段时间才能达到。实际转速与期望转速之间的关系为一阶延迟：

（1.3）

响应延迟时间可取0.05s(即)。期望转速则需要限制在电机的最小转速和最大转速之间，范围可分取[1200rpm，7800rpm]。

（3）运动方程

飞行器受到外界力和力矩的作用，形成线运动和角运动。线运动由合外力引起，符合牛顿第二定律，如公式(1.4)所示：

（1.4）

r为飞机的位置矢量。注意：公式（1.4）是在地平面坐标系中进行描述的。

角运动由合力矩引起。四旋翼飞行器所受力矩来源于两个方面：1）旋翼升力作用于质心产生的力矩；2）旋翼旋转产生的扭转力矩。角运动方程如公式（1.5）所示。其中，L

为旋翼中心建立飞行器质心的距离，I

为惯量矩阵。

（1.5）

III．控制回路设计

控制回路包括内外两层。外回路由Position

Control

模块实现。输入为位置误差，输出为期望的滚转、俯仰和偏航角。内回路由Attitude

Control

模块实现，输入为期望姿态角，输出为期望转速。Motor

Dynamics

模块模拟电机特性，输入为期望转速，输出为力和力矩。Rigid

Body

Dynamics

是被控对象，模拟四旋翼飞行器的运动特性。如图1-3

图1-3

包含内外两个控制回路的控制结构

（1）内回路：姿态控制回路

对四旋翼飞行器，我们唯一可用的控制手段就是四个旋翼的转速。因此，这里首先对转速产生的作用进行分析。假设我们希望旋翼1的转速达到，那么它的效果可分解成以下几个分量：

：使飞行器保持悬停的转速分量；

：除悬停所需之外，产生沿ZB轴的净力；

：使飞行器负向偏转的转速分量；

：使飞行器正向偏航的转速分量；

因此，可以将期望转速写成几个分量的线性组合：

（1.6）

其它几个旋翼也可进行类似分析，最终得到：

（1.7）

在悬浮状态下，四个旋翼共同的升力应抵消重力，因此：

（1.8）

此时，可以把旋翼角速度分成几个部分分别控制，通过“比例-微分”控制律建立如下公式：

（1.9）

综合式（1.7）、（1.8）、（1.9）可得到期望姿态角-期望转速之间的关系，即内回路。

（2）外回路：位置控制回路

外回路采用以下控制方式：

Ø

通过位置偏差计算控制信号（加速度）；

Ø

建立控制信号与姿态角之间的几何关系；

Ø

得到期望姿态角，作为内回路的输入。

期望位置记为。可通过PID

控制器计算控制信号：

（1.10）

是目标悬停位置是我们的目标悬停位置(i=1,2,3)，是期望加速度，即控制信号。注意：悬停状态下线速度和加速度均为0，即。

通过俯仰角和滚转角控制飞行器在XW和YW平面上的运动，通过控制偏航角，通过控制飞行器在ZB轴上的运动。对（1.4）进行展开，可得到：

（1.11）

根据上式可按照以下原则进行线性化：

（1）将俯仰角、滚转角的变化作为小扰动分量，有，，，（2）偏航角不变，有，其中初始偏航角，为期望偏航角（3）在悬停的稳态附近，有

根据以上原则线性化后，可得到控制信号（期望加速度）与期望姿态角之间的关系：

（1.12）

根据式(1.10)已经通过PID

控制器得到了作为控制信号的期望加速度，因此，将（1.12）式反转，由期望加速度计算期望姿态角，作为内回路的输入：

（1.13）

二、实验步骤

I．搭建Simulink仿真控制回路

根据实验原理中运动方程及控制回路设计，搭建Simulink控制回路，如图2-1所示。主要分为五个部分：Position

Control（由期望的位置误差通过控制律设计计算出期望的姿态角），Attitude

Control（由姿态角信息和各轴角速度信息通过控制律计算出给电机的控制信号），Motor

Dynamics（通过给电机的控制信号由电机模型计算出每个电机的输出力和力矩），Rigid

Body

Dynamics为四旋翼飞行器的仿真模型，由产生的力和力矩计算出仿真模型的姿态和位置信息，VR

Sink为四旋翼飞行器的虚拟显示模型。

图2-1

仿真Simulink模型

下面给出每个子系统的仿真结构图及控制律设计部分。

图2-2

Position

Control子系统

图2-3

位置PID控制器结构

图2-4

Attitude

Control子系统

图2-5

姿态角和三轴角速度之间的转换关系

图2-6

Motor

Dynamics子系统输出力及力矩模型

图2-7

Rigid

Body

Dynamics子系统

II．利用V-Realm

Builder建立四旋翼飞行器的虚拟模型

利用V-Realm

Builder建立四旋翼飞行器的大致虚拟模型，并建立四个父类分别为Simulink输入提供质心位移信息和机体姿态信息，如图2-8所示。

图2-8

四旋翼飞行器虚拟模型

III．利用MATLAB

GUI建立四旋翼飞行器仿真的控制界面

利用MATLAB

GUI建立仿真控制界面，所建立的控制界面如图2-9所示。

图2-9

MATLAB

GUI仿真控制界面

界面主要分为四个部分，Struct

Parameters

Panel设置飞行器的结构参数和外部变量，Desired

Position

Panel设置期望控制飞行器所到达的位置，Control

Parameters

Panel设置PID控制律所需的增益参数和仿真时间，Plot

Panel显示仿真结果图形并对图形效果进行简单的控制。

三、仿真结果

运行GUI，输入所需参数或者采用默认参数，点击load

data按钮分别将三组参数载入，点击Start按钮，仿真开始运行。跳出VR显示，并在仿真结束后绘制飞行器三方向的坐标信息曲线和飞行器位置曲线。VR显示过程中某一时刻如图3-1所示，仿真结束后控制界面显示的曲线如图3-2所示。期望达到的目标点设置为（10,15,20）。

图3-1

VR显示四旋翼飞行器运动状态

图3-2

四旋翼飞行器控制平台

四、总结与体会

由仿真结果可以看出，四旋翼飞行器最终位置达到了期望给定的位置，三个方向的响应曲线最终平稳，对应飞行器悬停在期望位置，达到了控制要求。本次试验收获很多，学习到了很多知识，熟悉了SIMULINK由简至繁搭建系统的过程，学习了利用V-Realm

回旋小飞机范文第2篇

飞机DIY强人

现在已经成功设计制造出载人飞机的江西大学生胡亮，小时候，也不过是顽童一个。他热衷于玩弄纸张，用搜刮得到的各种纸片折纸飞机，甚至连喝完牛奶的纸盒也洗洗干净不放过。不过随着年龄的增长，他的目光不再局限于薄薄的小纸片。初中的时候，他已经能够用木头制作飞机模型。漆上颜色，写上编号，它们绝对可以和商店里卖的飞机模型一较高下。

进大学之后，胡亮虽然上着机械专业的课程，私底下却一直紧跟航空专业的脚步。除了把图书馆里有关航空的书借了个遍外，胡亮还孜孜不倦地研制多种飞行器和旋翼飞机模型。宿舍里随处可见他的读书笔记和小试牛刀的作品。2008年，南昌航空大学为了鼓励学生学以致用，专门成立了创新创业园，积极引导学生进行各种创新和发明。得知消息的胡亮决定抓住这个机会。他发现，在研制和设计飞行器方面，江西还没有一名学生能设计制造出载人旋翼飞机。于是。他暗下决心，要率先设计制造出首架载人旋翼飞机来。

虽然看起来造飞机是一个庞大的工程，但胡亮却仅用了七个月时间。飞机飞起来的那一刻，他不无得意地说：“如果不要上课，我专门从事设计制造旋翼飞机只要三个月。”

2008年11月，从珠海看航展回来后，胡亮便开始着手制作模型，2009年1月，模型制作完毕。随后他便开始在全国各地搜集材料，准备做架真正的飞机。除去忙学业，胡亮几乎每周有一半的时间都在自习室里画图纸，另一半的时间则在活动室里焊接组装，然后再在宿舍大门关上的最后一秒前赶回来。回到鼾声阵阵的宿舍，他把当天用剩下的零件简单地归置一下，就精疲力竭地倒下，像樱桃小丸子一样三秒钟入睡。

对于这位“不务正业”的大学生，不但没有人指责他的任性妄为，反而赞赏之声不断响起，面对敢于挑战自我的胡亮，网友们只有一个字：“强!”

拆东墙补西墙

在辛辛苦苦当了七个月工人之后，胡亮设计制造的旋翼飞机终于出现在创新创业园的展台上。这是一种介于直升机和民航客机之间的飞行器，长得倒是很像直升机的孪生兄弟。飞机头顶上的大直径旋翼可以产生升力，飞机就是靠这种升力飞起来的。

然而眼前这个有模有样的大家伙，其实是拆了东墙补西墙的杰作。飞机上大大小小500多个零件，除了小部分是胡亮从航空专业市场淘来的之外，其他大部分材料都是从废弃汽车、摩托车上“肢解”下来的。不论是再利用汽车的散热片，还是把废弃的油漆桶改造成油箱，胡亮都做得滴水不漏，外行人根本就看不出来这是二手货。不过发动机却无论如何也不能用二手的，万一零件老化，丧命的可不止这架飞机。为了采买到合适的发动机，胡亮远走浙江，货比三家之后才用低廉的价格买回了一个称心如意的好机器。为了让它能负担飞机的功率，胡亮又花了好几天的时间对它进行改装。

除了把回收站里的废物变废为宝，胡亮还DIY了许多小零件。飞机技术含量高，任何部件上都来不得半点马虎，哪怕是一颗螺丝钉的松动，都会影响飞行性能和效果，甚至会导致坠机事件。因此。对于每个零件的规格和尺寸，胡亮都会像对待一件艺术品一样精雕细琢，比如螺旋桨上那十多个针头大的小孔，就花掉了他26个小时，几天下来，胡亮差点儿成了斗鸡眼儿。

虽然胡亮想尽了一切办法节省开支，但是做一架飞机的开销也不是一个大学生所能承担的。胡亮说这还要感谢家人、老师和同学的帮忙。有的老师给胡亮提供加工工具和加工场地，同学有钱的出钱、有力的出力，还有朋友为他联系到了试飞场地，劝说工作人员对胡亮提供免费支持……此外，胡亮还在寝室开了个小卖部，靠给宿舍楼的同学卖些小东西赚取经费。在经过一个月的设计、五个月的制作和一个月的调试练习之后，这架集众人心血的作品终于和蓝天见面了。

飞到30米高空

当浑身“补丁”的飞机完成后，胡亮的工作还远没有结束。如果飞机不能飞起来，那这充其量只是一个大型模型。为了检验自己设计制造的旋翼飞机能不能真正起飞。胡亮在听取了许多老师的意见之后，决定找个靠谱的帮手。他自掏腰包，从新建县请来一名货车司机帮忙。胡亮先将做好的飞机放在货车车厢里，然后用麻绳将飞机滑轮与车厢的面板拴住。这样一来，即使飞机不受控制想要一飞冲天，也逃不出麻绳的五指山。随后，胡亮就大着胆子坐上了飞机，让货车配合着飞机的速度，不疾不徐地朝前开去。在旋翼卷起了足够起飞的升力时，胡亮将驾驶杆向上一提，飞机就摆脱了地心引力腾空而起。在胡亮的控制下，飞机滑轮与车厢面板始终保持着40厘米左右的高度。坐在自己制作的飞机上仰望蓝天，胡亮兴奋得简直要跳起舞来。不过理智提醒他，为了脚下40厘米处司机叔叔的安全，还是老老实实降落为好。

初尝成功甜头的胡亮，随后又在货车车厢里练习了不下百次的起飞。经过多次调整和完善。他终于确定飞机完全可以载人升天了。3月30日。胡亮终于迎来了自己设计制作的飞机首次登天。不过许多人可能不知道的是，在这次真正意义上的试飞中，坐上驾驶座的却并不是胡亮本人。虽然身为“飞机之父”，但胡亮毕竟驾驶经验不足。为了安全，他特意从浙江请来一位有十多年试驾飞机经验的朋友试驾。虽然和大多数引颈仰望的围观群众一样，胡亮没办法领会飞上蓝天的。但是，当飞机开始滑行的时候，胡亮却比在场的任何人都要激动。

在驾驶员的熟练操作下，飞机在地上滑行了30米，随后就像燕子一样轻轻飞离地面。随着马力加大，飞机逐步往上爬升。到达30米高空的时候，飞机缓缓盘旋了两圈，然后就在众人潮水般的掌声中徐徐降落。“成功啦!”。飞机还没停稳，胡亮就第一个冲上去一把抱住了驾驶员，出于安全考虑，飞机只飞到30米高就止步了，但胡亮设计的这款旋翼飞机最高可以飞行2000米，飞行速度每小时100公里。它的机身重115公斤，旋翼直径7.4米，起飞距离只需50米，降落距离更是短到不足5米。南昌航空大学一位老师对胡亮的作品评价颇高，认为这种飞机具有安全性高，起降距离短，体积小、重量轻的特点，如果批量生产，可以广泛用于农林喷洒农药、空中巡逻、旅游观光及飞行训练等领域。

回旋小飞机范文第3篇

近年来，随着相关技术的发展，模型直升机也从高端模型开始走向低端化、大众化、多样化、小型化和微型化，满足了模型爱好者多种层次的需求，也改变了模型爱好者的飞行习惯。

遥控模型直升机的结构和遥控模型飞机不同，主要由旋翼、机身、发动机、起落装置和操纵机构等部分组成。根据螺旋桨个数，遥控模型直升机分为单旋翼式、双旋翼式和多旋翼式。

简 介

本文要介绍的是一款双旋翼共轴式三通道室内微型红外线遥控模型直升机（带有锁尾式电子陀螺仪），其体积小巧（机长186mm、主旋翼回旋面直径175mm），质量很轻（整机重约28g）。这款直升机飞行性能优越，可进行上升、下降、悬停、转弯、前进、后退等飞行动作，新手很快就能上手，非常适应中小学生竞赛飞行。由于这款模型直升机价格不高，抗冲击性好（抗摔），飞行时间超长（连续飞行可超过15分钟），近两年来，一些地区已把它列为青少年航空模型比赛项目。在实际飞行实践中，学生飞完全部比赛规则规定科目只需29秒钟。

结 构

整架直升机的主要部分被左右两个很薄的塑料机壳所包裹，两个塑料机壳重约5.5g。拆掉机壳后，其内部机械结构便展现在我们面前。机身主体骨架及滑撬为一个整体，由塑料制成，质量较轻。前部安装有接收电路板及150mAh单片锂电池；尾部由一方形碳纤维管相连（碳纤维管截面尺寸为1.6mm×1.6mm，内径0.8mm），方形碳纤维管终端安装有一个外径4mm 的空心杯微型直流电机；中部为机械结构。图中A、B为外径7mm 的空心杯微型直流电机，其上分别装有一个7齿尼龙齿轮；C、D为两个尼龙84齿减速齿轮，与A、B两个空心杯微型直流电机上的7齿尼龙齿轮组成减速齿轮组，其齿轮比12∶1，实现减速增扭，带动上下旋翼作旋转运动，使直升机上升、下降飞行。

飞行原理

不难看出，该模型直升机的机械结构非常简单。当A、B两个电机获得信号后开始转动，由于两个电机一个正装，一个倒装，它们将各自带动齿轮组使模型直升机上下两个旋翼作反向旋转。模型直升机在空中受到两个力作用，一个是重力G，另一个是作用在旋翼上的升力F。当加在A、B两个空心杯电机上的电压逐步升高时，电机转速加大，通过机械传动系统，旋翼转速增大，产生的升力增大。当升力大于模型直升机的重力时，直升机加速上升；当加在电机两端电压逐步减小时，电机转速减小，旋翼产生的升力也逐步减小，待旋翼产生的升力等于模型直升机的重力时，直升机最终处于悬停状态。若此时继续收小油门，电机转速继续减小，旋翼产生的升力也继续减小，升力小于模型直升机重力时，直升机缓缓下降。

直升机的前进和后退均靠安装在机尾上的一个空心杯电机来实现。当该电机正转时，套在尾电机轴上的尾桨产生一个向上的拉力f，整架直升机受力平衡被打破，直升机机身绕重心向前倾斜，主旋翼产生的拉力F也向前倾斜，此时主旋翼拉力可分解为一个向上的拉力F垂和一个向前的拉力F平。向上的拉力使模型升高，向前的拉力使直升机前行。当尾翼电机反转时，尾桨产生一个向下拉力f，直升机机身绕重心向后倾斜，机翼主旋翼拉力F方向改变，拉力分解出一个向上的分量F垂和一个向后的分量F平，使模型直升机实现后退飞行。

正常情况下，模型直升机上下两个旋翼作反向旋转时的转速相等，模型直升机平稳飞行。如果出现偏差时，平衡就会被打破，出现转弯、倾斜或侧飞。这时，可通过模型直升机遥控器上的左右微调开关对上下两个旋翼的转速做微小的调整修正，直至模型直升机上下两个旋翼的转速基本相等为止。

模型直升机在正常飞行时，直升机的陀螺仪是不工作的。当模型直升机受到一个外力的作用（如风吹了一下），模型直升机的正常飞行轨迹被打破，陀螺仪就会感知（陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的）。这时，在遥控器没有发出指令的情况下，陀螺仪会自动感受到这个偏移量，并自动发出指令，改变空心杯电机A、B的输入电压，调整模型直升机上下旋翼的转速，来修正模型直升机的偏移量，使模型直升机按既定飞行方向前行。

常见故障及维修

可以看出，该模型直升机的机械部分较为简单，旋翼头部也不复杂，故维修比较方便。新手拿到模型后急行，往往不注意动作，上来就推油门，而且一推到底，使模型迅速爬升。由于该直升机为室内模型，在室内飞行时，飞行空域一般较小，待直升机快速上升时，很快接近房屋顶部，此时选手心情紧张，为避免直升机撞上房顶或者其他障碍物，多数会立即释放油门（手离开油门杆后，油门自动回零）。由于选手动作粗暴，油门一放到底，会导致直升机失去动力，立即坠地。笔者在训练学生飞行中，许多学生都出现过这种坠地事件。在飞行实践中，该机从5m左右高度坠地，一般都安然无恙，可见该机抗摔性能优良。

以下是该模型直升机常见的故障及解决办法：

上下旋翼损坏

此故障较为常见，多为选手在狭小的飞行空间飞行时，直升机旋翼碰到障碍物所致。如果出现旋翼开裂，可以在开裂处滴一点502胶水（滴胶水前开裂处缝隙要对准），待胶水凝固后，用细砂纸把缝隙处毛刺磨光。如果旋翼出现断裂，只要更换一副同样的旋翼即可。在更换旋翼时，注意区分上下旋翼（上下旋翼在飞行时旋转方向不同），不能装错。

回旋小飞机范文第4篇

固定翼飞机产生升力的部件相对于机身是固定的，而直升机的旋翼相对于机身是以一定的速度转动。这使得直升机的构造更为复杂，且这种复杂主要表现在旋翼系统上。

直升机的主要组成部件一般包括（图1）：旋翼系统、尾桨系统（对于单旋翼直升机）、机体、动力装置、传动系统、操纵系统、起落装置等。此外，主要组成部件通常还有机载设备和仪表等。

1.　旋翼系统

旋翼系统是直升机产生升力，并能够通过机构改变升力大小和方向的系统，包括：旋翼桨叶、旋翼桨、转轴等构件。旋翼桨的构形决定旋翼的形式。

旋翼桨叶与机翼类似，其剖面也是翼型形状，旋转时可产生升力。桨叶设计时要求很高，除气动力方面外，还有动力学和疲劳方面的要求。

旋翼桨将旋翼桨叶和旋翼转轴连接在一起，并能让旋翼桨叶的桨距在自动倾斜器的驱动下有规律地改变。旋翼桨的构造非常复杂，并且有多种构造形式，如铰接式、跷跷板式、无铰式/柔性铰式、万向接头式等。图2是“山猫”直升机的无铰式桨。关于各种桨更为详细的介绍，由于较为复杂，这里暂不展开。

2.　尾桨系统

尾桨是用来平衡旋翼反扭力矩和对直升机进行航向操纵的部件。旋转着的尾桨相当于一个垂直安定面，还能对直升机航向起稳定作用。改变尾桨的拉力/推力的大小可以改变直升机偏航力矩的平衡，进而实现直升机的航向操纵。尾桨的结构形式与旋翼有相似之处，也包括桨叶、桨、转轴等。旋翼的桨形式往往也在尾桨中得到应用。

尾桨的类型有常规尾桨（图3）、涵道尾桨（图4、图5）。也有些单旋翼直升机，采用尾部吹气的方式起到尾桨的作用（图6、图7）。

3.　机体

机体是直升机的重要部件，通常由机身等部件构成。其作用是支持和固定直升机部件系统，把它们连接成一个整体，并用来装载人员、物资和设备，使直升机满足既定技术要求。为了改善俯仰稳定性和方向稳定性，有些直升机的机身尾部还装有水平尾翼和垂直尾翼（并不是直升机所必需的）。图8是UH-60直升机机体的分段图，包括驾驶舱、座舱、发动机舱、过渡段、尾梁、水平尾翼、垂直尾翼等。

4、动力装置

直升机的动力装置为直升机提供动力。目前载人直升机上使用的动力装置大体上分为两类，即航空活塞式发动机和航空涡轮轴发动机。在直升机发展初期，均采用技术上比较成熟的航空活塞式发动机作为动力装置。但由于其振动大，功率质量比和功率体积比小、控制复杂等许多问题，人们利用已经发展起来的涡轮喷气技术研制成功性能优良的直升机用涡轮轴发动机，以及与它配套的燃油系统、燃油箱等。关于航空活塞式发动机和航空涡轮轴发动机的情况，将在后面进行详细介绍。

5、传动系统

直升机传动装置是发动机驱动旋翼和尾桨工作必不可缺的部件，与发动机、旋翼、尾桨共同构成一个完整的机械运动系统。现代直升机的传动系统，为一个传递机械能的、由各附件组成的整体。除了少数小直升机采用柔性皮带传动外，大多数直升机采用刚性构件，应用直接啮合传导原理。该系统通过各个附件将发动机输出的功率传递给旋翼、尾桨和其它部件。

直升机的传动系统主要包括：减速器（分为主减速器、中间减速器、尾减速器）、传动轴、离合器、联轴器等（图9）。直升机的主减速器是传动系统中最复杂、最大、最重的部件。主减速器一般采用齿轮减速方式，包括发动机的功率输入端及与旋翼、尾桨传动轴和附件传动轴相连的功率输出端。

6、操纵系统

直升机操纵系统用于操纵直升机改变飞行姿态。不同于固定翼飞机，直升机一般没有在飞行中供操纵的专用活动舵面。这是因为其在小速度飞行或悬停时舵面的作用很小。

直升机的操纵系统包括：位于驾驶舱的油门总距杆、周期变距杆（也称驾驶杆）、脚蹬（也称脚踏板，图10）；位于主旋翼下方套在旋翼转轴上的自动倾斜器；尾桨的变距机构；连接油门总距杆、周期变距杆和自动倾斜器的连杆等；连接脚蹬和尾桨变距机构的连杆等。油门总距杆、周期变距杆与自动倾斜器的连接关系如图11、图12所示。直升机的驾驶杆、脚蹬与固定翼的某种驾驶杆和脚蹬相似。

操纵时：①驾驶员用手操纵油门总距杆（一般为左手），通过连杆推动自动倾斜器沿直升机转轴向上或向下运动，从而改变旋翼的桨距大小（图11（b）），进而操纵直升机上升和下降；②驾驶员用手操纵周期变距杆（一般为右手），通过连杆使自动倾斜器发生前后左右的倾斜（图11（c）为向前倾斜，向其它方向的倾斜与此类似），从而周期性地改变旋翼桨距大小，进而操纵直升机前飞、后飞、侧飞；③驾驶员用双脚踩脚蹬，通过连杆改变尾桨桨距，从而改变直升机的航向。尾桨桨距改变的原理与旋翼的相似，但尾桨只有总矩改变机构而没有周期变矩机构，这里不再详述。

7、起落装置

和固定翼飞机一样，直升机也有起落装置，其主要作用是吸收着陆时由垂直速度带来的能量，减少着陆时撞击引起的过载，以及保证在整个使用过程中不发生“地面共振”。此外，起落装置使直升机具有在地面运动的能力，减少其滑行时因地面不平而产生的撞击与颠簸。

在陆地上使用的直升机起落装置有轮式起落架（图5）和滑橇式起落架（图13），如果需要在水面上起降还需要安装浮筒。直升机的起落架与固定翼飞机的有相似之处，但着陆时的冲击载荷没有固定翼飞机起落架的那么大。

8、机载设备与仪表

直升机机载设备与仪表（图10）是为保障飞行、完成各种任务的设备、系统和仪表的总称。直升机机载设备品种繁多，包括电气、显示和控制、导航、通信及电子对抗、故障诊断等方面的设备。

从飞行原理来说，机载设备与仪表虽然不一定是每架直升机飞行必备的，但随着现代直升机技术发展，它们的地位越来越重要。其性能优劣已成为现代直升机先进与否的重要标志之一。先进的机载设备在提高直升机的使用效能和保证经济性、安全性方面具有不可替代的突出作用。

二十四、直升机的操纵

1.　直升机运动的实现原理

（1）直升机的力和力矩

在图14中，用于定义直升机运动的三轴包括俯仰轴（也称横轴）、滚转轴（也称纵轴）、偏航轴（也称立轴）。与固定翼飞机相似，通常也采用沿这三轴的平动和绕这三轴的转动来描述直升机在空中的运动。绕俯仰轴的转动，称为俯仰运动；绕滚转轴的转动，称为滚转运动；绕偏航轴的转动，称为偏航运动；沿俯仰轴的平动，称为侧向运动（侧飞）；沿偏航轴的平动，称为沉浮运动（上升、下降）；沿滚转轴的平动，称为前后运动（前飞、后飞）。一般的固定翼飞机只能实现上述部分运动，而直升机则可以实现上述全部运动。

直升机在空中飞行时，作用在其上有旋翼产生的升力、直升机的重力和空气的阻力（图15）。如果直升机是在无风时进行悬停就没有水平方向的阻力。旋翼旋转时，会在直升机机身上产生反扭力矩，为了平衡该力矩还需用到尾桨或另外一个旋转方向相反的旋翼。当尾桨旋转时，也会对直升机产生一个侧向的力，但这个力因相对于旋翼的升力要小得多，一般可忽略，而主要考虑其产生的偏航力矩。

（2）直升机的运动

下面以单旋翼直升机为例来说明直升机最基本的运动形式。

a.　悬停

悬停是直升机特有的飞行模式，一般固定翼飞机不能实现悬停。如图15所示，单旋翼直升机悬停时作用在其机身上的力和力矩的平衡关系如下：①沿立轴方向有向上的升力和向下的重力，大小相等、方向相反。②由于主旋翼旋转而产生的绕立轴的力矩，方向与旋翼旋转方向相反；尾桨旋转产生的绕立轴的力矩，方向与旋翼的旋转方向相同；这两个力矩方向相反、大小相等。

b.　上升、下降

在悬停飞行的基础上（图16），如果改变旋翼升力的大小，则直升机的运动状况发生变化。当旋翼的升力大于重力，直升机上升；当旋翼的升力小于重力，直升机下降。垂直上升和下降运动是直升机特有的运动模式，一般固定翼飞机不可能实现。

c.　前飞、后飞、侧飞

在悬停飞行的基础上，如果旋翼旋转平面发生倾斜，直升机的受力情况也发生变化。悬停时，旋翼的升力F和重力G共线，大小相等、方向相反（图16）。而当旋翼旋转平面向前倾斜时，旋翼的升力F方向发生变化，有了垂直方向的分量F1和水平方向的分量F2（图17）。这时如果保持旋翼升力的垂直分量F1和重力G相等，直升机在垂直方向不会发生位置的改变，而旋翼升力的水平分量F2则使直升机向前飞行。在匀速直线前飞时，F2与阻力大小相等、方向相反。同理，如果旋翼旋转平面向后倾斜，则旋翼升力的水平分量方向向后，使直升机向后飞行。如果旋翼的旋转平面向左或右倾斜，则旋翼升力的水平分量F2分别指向两侧，使直升机侧飞（图18）。

后飞、侧飞也是直升机特有的运动模式，一般的固定翼飞机不能实现。

此外，由于旋翼旋转面发生倾斜后，旋翼升力的方向不一定通过重心，因此会产生绕滚转轴和俯仰轴的力矩，而如果力矩不平衡则还会产生滚转和俯仰运动。

d.悬停回转

在悬停飞行的基础上，如果改变尾桨力的大小，则原有的旋翼反扭力矩和尾桨力矩的平衡状态被打破，导致直升机机体绕立轴的转向，称为悬停回转。悬停回转也是直升机特有的运动模式，一般的固定翼飞机不能实现。

关于偏航力矩的平衡和变化可以参照图19加以理解。尾桨推力大小如图中黄色箭头所示时，尾桨产生的力矩与旋翼产生反扭力矩平衡，且此时直升机处于悬停状态。如果此时减小尾桨的推力大小至图中红色箭头所示，而保持旋翼的原有转动状态（转速、桨距）不变，那么旋翼对机体所产生的反扭力矩大于大于尾桨所产生的偏航力矩，从而使得直升机机体顺时针转动，即产生机头向右的偏航运动。反之，如果增加尾桨的推力至图中绿色箭头所示，则直升机会发生逆时针转动，即产生机头向左的偏航运动。

2.　直升机的操纵模式

作为一种特殊的飞行器，直升机的升力和推力均通过旋翼的旋转获得，这就决定了其操纵与固定翼飞机有所不同。根据固定翼飞机的飞行原理，发动机只能提供向前的拉力，因此其操纵一般是通过偏转舵面改变气动力面的状态而实现的。但直升机的旋翼则可在垂直和水平方向上对机身提供作用力，尾桨又可以改变与旋翼反扭力矩的平衡状态，这就使得直升机操纵可通过旋翼和尾桨状态的改变而实现。

前面以悬停状态为基础介绍了直升机的几种运动形式：（1）悬停、上升、下降；（2）前飞、后飞、侧飞；（3）悬停回转。在实际飞行中，为了实现这三类运动，分别需要进行总距操纵、变距操纵（也称周期变距操纵）、脚操纵（也称航向操纵）。通过总距操纵可以实现直升机的悬停、上升、下降运动；通过变距操纵可以实现直升机的前飞、后飞、侧飞运动；通过脚操纵可以改变直升机的航向。实现这些操纵的直升机操纵系统如图20所示。

前文曾介绍过旋翼的桨距，是指旋翼某处剖面翼型弦线与旋翼旋转平面的夹角（迎角）。根据翼型升力与迎角的关系可知，改变旋翼的迎角即可改变翼型的升力，进而改变旋翼的升力。上述三类操纵就是通过有规律地改变旋翼和尾桨的桨距实现的。

（1）总距操纵

总距操纵是通过油门总距杆来改变旋翼的总桨距，使各片桨叶的安装角同时增大或减小，从而改变旋翼拉力的大小（图21）。当用左手提油门总距杆时，旋翼桨距增加，旋翼拉力大于直升机重力，直升机上升；反之，直升机下降。旋翼总桨距改变时，旋翼的需用功率也随着改变，因此必须相应地改变发动机的油门，使发动机的输出功率与旋翼的需用功率相匹配以保持旋翼转速不变。为减轻驾驶员负担，发动机油门操纵和总距操纵通常交联。改变总距时，油门开度也相应改变。因此，总距操纵一般又称为油门总距操纵。

（2）变距操纵

变距操纵也称周期变距操纵，通过自动倾斜器使桨叶的安装角发生周期改变，从而使桨叶升力发生周期改变，并由此引起桨叶周期挥舞（桨叶尖部向上或向下运动），最终导致旋翼锥体相对于机体向着驾驶杆运动的方向倾斜（图22）。因为旋翼拉力基本垂直于桨盘平面，所以拉力也向驾驶杆运动方向倾斜，从而实现直升机的前飞、后飞、侧飞。但此时由于旋翼拉力方向不通过重心，因此直升机也会出现俯仰和滚转运动。

例如，当驾驶员用右手推周期变距杆时，拉力向前倾斜，产生向前的分力，直升机向前运动，即前飞；驾驶员往后拉周期变距杆时，拉力向后倾斜，产生向后的分力，直升机向后运动，即后飞；当驾驶员往左或向右移动周期变距杆时，拉力向左或向右倾斜，产生向左或向右的分力，直升机向左或向右运动，即侧飞。

（3）脚操纵

脚操纵是用脚蹬操纵尾桨的总桨距，从而改变尾桨的推力（或拉力）大小，实现航向操纵（图23）。当尾桨的推力（或拉力）改变时，它对直升机重心的力矩与旋翼的反作用力矩不再平衡，直升机绕立轴转动，使航向发生改变。当驾驶员踩右脚踏板时，直升机机头绕立轴向右旋转；踩左脚踏板时，直升机机头绕立轴向左旋转。

通过上面的介绍，相信读者已经对直升机的驾驶和飞行原理有了初步的了解。事实上，直升机每一个姿态的改变都是上述三个基本操纵共同作用的结果。以起飞为例：先通过总距操纵使直升机垂直升至一定的高度，并通过脚操纵调整其航向，然后驾驶员一边通过总距操纵加大主旋翼桨距加快爬升，一边通过周期变距杆操纵主旋翼向前倾斜以实现前飞且达到一定飞行速度，在此过程中还要不断通过脚操纵保持或改变直升机的航向。

有关如何通过自动倾斜器的动作有规律地改变旋翼的桨距，从而实现总距操纵和周期变距操纵，由于原理和机构都较为复杂，将在后面介绍。此外，本文仅以单旋翼为例介绍了直升机操纵的一些基本知识，关于双旋翼直升机的操纵，感兴趣的读者可以参考相关的资料。

模型直升机的操纵与载人直升机的操纵相似，尤其是高端的模型直升机，一般像载人直升机一样采用改变桨距的方法实现旋翼升力大小与方向、尾桨推力/拉力大小的变化。而一些简易的玩具类电动模型直升机则大多通过改变转速的方式改变旋翼升力大小和尾桨推力/拉力大小，甚至省去了周期变距机构，大大简化了制造、降低了成本，但也丧失了部分功能和机动性。

二十五、其它旋翼类飞行器

及垂直起降飞行器

前文介绍重于空气的航空器的分类时，提到了旋翼航空器和倾转旋翼机，旋翼航空器又分为直升机和旋翼机，有时会笼统地将这几种航空器归纳为一类——旋翼类航空器（或旋翼类飞行器）。因为这类飞行器要么与直升机类似有旋翼，要么在飞行时主要靠旋翼或螺旋桨产生升力。而航模及无人机除了包括上述这些旋翼类飞行器外，还有诸如四旋翼飞行器等具有垂直起降功能的多种特殊旋翼类飞行器。本文仅简单介绍除直升机外的几类其它旋翼类飞行器的基本情况。

此外，还有一类飞行器既可像固定翼飞机一样水平飞行，又可像直升机一样垂直起降，被称为垂直起降飞行器。垂直起降飞行器融合了固定翼飞机和旋翼类飞行器的特点，下面也一并介绍。而倾转旋翼机既可以归为旋翼类飞行器，又可以归为垂直起降飞行器。不过随着技术的发展，对于一些融合旋翼机和固定翼飞机特点的飞行器，往往很难界定其属于哪一类，以下划分只是为了便于描述，仅供读者参考。

1.　旋翼机

旋翼机是一种利用前飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力的旋翼航空器，全称自转旋翼机（图24）。旋翼机和直升机在外形上有些相似，但它的旋翼不是由动力装置驱动，而是在空气动力作用下像风车那样靠相对气流吹动自行旋转，产生升力。旋翼机无需安装尾桨。

旋翼机的前进动力由动力装置直接提供，它不能垂直上升，也不能悬停，必须像飞机一样滑跑加速才能起飞。虽然现在一些旋翼机可以用离合器在起飞时提供动力给主旋翼（预旋）使其短暂变成直升机，但还是需要一小段起飞跑道，而且起飞后旋翼依然需要靠空气作用力驱动。为了保证在水平飞行时的俯仰安定性和航向安定性，旋翼机还需在尾部安装垂直尾翼和水平尾翼。

旋翼机飞行时旋翼旋转会产生较大的阻力，飞行速度较慢。但其飞行安全好、尺寸小，不会出现失速现象，即便出现空中发动机“停车”故障也能自旋降落（旋翼在相对气流的作用下自行旋转，产生升力抵消部分重量，减小旋翼类飞行器的垂直下降速度）。自旋降落是大部分旋翼类飞行器（包括直升机）独有的安全特性。相对于直升机来说，旋翼机结构较简单，一般用于风景区游览或体育活动。

2.　多旋翼飞行器

多旋翼飞行器是近年来随着无人机和电动动力装置的发展，而出现的一种由多个螺旋桨（或旋翼）产生升力和控制力矩的可垂直起降的飞行器。目前，比较常见的是由电动动力装置驱动螺旋桨而产生升力和控制力矩的多旋翼模型飞行器（又称多轴飞行器），通常有四旋翼模型飞行器（图25）、六旋翼模型飞行器（图26）等。为简化控制，这些飞行器往往不采用可变距旋翼而采用定距螺旋桨，并在飞行时通过改变各个螺旋桨的转速，从而改变它们的升力，进而产生控制力矩来改变多旋翼模型飞行器的姿态。

目前来看，多旋翼飞行器主要应用在模型上，不过近年来也有载人的多旋翼飞行器出现，并进行了飞行试验（图27）。

3.特殊形式旋翼类飞行器

除直升机、旋翼机、多旋翼飞行器之外，还有一些设计独特的特殊形式旋翼类飞行器，如图28、图29所示。这些飞行器虽然也靠旋翼产生升力，但其控制方式与前面几种旋翼类飞行器不同。请读者参阅相关资料，本文不作展开。

4.　垂直起降飞行器

垂直起降飞行器指既能够像直升机一样垂直起降和空中悬停，又能够像固定翼飞机一样水平飞行的航空器。垂直起降飞行器既有能在水平飞行时产生升力的机翼，也有可为其垂直起降和空中悬停提供升力或推力（拉力）的旋翼或螺旋桨。

垂直起降飞行器的设计理念是二战后期最早由德国人提出的。当时，为满足战时需要，德国设计师曾设计出多种有人驾驶垂直起降飞行器方案，有些已接近成功。但随着战争的结束，这些方案还未来得及应用就被搁置了。后来，美国、加拿大和欧洲也掀起了研制垂直起降战斗机的热潮，但大多数都由于动力匹配和起降安全等关键问题而放弃。

时至今日，在经过60多年后，出现了各式各样的垂直起降飞行器，而由于机理复杂、设计和控制困难，最终投入使用的寥寥无几。得益于无人机不必考虑空乘人员生命安全和生理极限等方面的特点，近年来，垂直起降技术在无人机上得到了较为广泛的应用，也大大拓宽了无人机的应用范围。

垂直起降飞行器按照推力的实现方式可分为两类：推力定向类和推力换向类。前者的推力固定用作升力或拉力，常规的固定翼飞机和少数垂直起降无人机属于此类。

垂直起降无人机则广泛采用推力换向形式。其推力可在升力和推力之间转换，起飞时推力向上，转入水平飞行时推力向前倾转，同时机翼承担部分或全部升力。该模式相对于固定翼飞机具有垂直起降能力，而相对于纯直升机又具有更高的飞行效率，能够达到更远的航程。目前，常见的垂直起降飞行器主要有以下几种：

（1）倾转旋翼模式

倾转旋翼机是一种同时具有旋翼和固定翼，并在机翼两侧翼梢处各装一套可在水平与垂直位置之间转换的旋翼倾转系统组件的飞机。旋翼倾转系统处于垂直位置时，倾转旋翼机相当于横列式直升机，可垂直起降，并能完成直升机的其它飞行动作；旋翼倾转系统处于水平位置时，旋翼倾转机则相当于固定翼飞机。这样大大提高了飞行器的起降性能、飞行速度。典型的倾转旋翼机为美国贝尔公司研制的V-22（又称“鱼鹰”，图30（a）），以及在此基础上发展的倾转旋翼无人机“鹰眼”（图30（b））。

优点：兼备直升机和固定翼飞机优点，起降灵活、不受机场限制、航程远、速度快；旋翼既可提供升力，又可提供前飞动力，动力效率高；水平飞行由机翼提供部分或全部升力，飞行效率高。

缺点：系统复杂、控制困难，可靠性较差、事故率较高；垂直飞行模式下，旋翼滑流正面吹在机翼翼面之上，造成很大的压差阻力损失，并迫使机翼增加重量以提高结构强度；垂直飞行时俯仰控制完全由旋翼提供，且操纵效率不高，对于重心的前后位置有非常严格的限制。因此，尽管经过十几年的努力，“鱼鹰”至今也未得到美国军方的认可；

（2）倾转机翼模式

倾转机翼飞行器的起降模式与倾转旋翼飞行器相似，不同之处是其旋翼连同机翼一起偏转。在有人机方面，该方案曾被试验成功（图31），却未得到发展；在无人机方面，采用该方案的成功案例还不多见。

倾转机翼模式的优缺点也与倾转旋翼模式的相似，但由于其机翼始终是顺旋翼滑流方向的，因此拉力损失较小；当然，这也导致结构重量增加，并给结构设计带来新的挑战。

（3）倾转涵道模式

倾转涵道垂直起降飞行器也与倾转旋翼垂直起降飞行器相类似，所不同的只是旋翼被换成涵道。因此，在布局和优缺点方面两者也大致类似。最典型的倾转涵道垂直起降飞行器有贝尔X-22（图32）。

优点：由于涵道的限制，桨叶半径较小，结构紧凑，全机尺寸小；桨叶有涵道的保护，安全性好。

缺点：没有自动倾斜器，俯仰操纵较困难。

（4）倾转机身模式

倾转机身飞行器在起飞和降落时，机身会进行倾转，其轴线和地面成一定夹角。此时其机翼的安装角发生较大变化、但迎角不变，因此安装在机身上的发动机既可以提供向前的推力，又可以提供向上的部分升力，从而降低飞行器的起飞和着陆滑跑距离。最具有代表性的方案要算“蝎子”短距起降无人机（图33），在环境监测等领域具有很好的应用前景。但遗憾的是，由于该设计方案目前还无法实现垂直起降，因此在一定程度上限制了其使用范围。

优点：设计简单，短距起降性能好；采用了自由翼技术，具有很好的失速特性和抗阵风特性；飞行稳定，对于控制系统的要求低；制造和维修费用低。

缺点：目前能实现垂直起降的很少，且需复杂的机身倾转机构和机翼迎角保持机构。

（5）尾坐模式

尾坐式飞行器采用机尾坐地模式垂直起飞，达到一定高度后转入平飞（图34）。降落时，飞行器先爬升同时机头向上，随后减小垂直推力垂直降落。该方案的典型代表有“金眼”（图35）、“海蝙蝠”等无人机。

优点：与固定翼飞机类似，由于没有倾转部件，具有结构简单、质量轻、可靠性好等特点；过渡飞行操纵简便，易于实现。

缺点：在垂直状态迎风面积大，导致起降性能受风的影响很大，难以精确垂直降落。

（6）旋翼/机翼转换模式

该类型垂直起降飞行器，其旋翼采用短翼展、宽翼弦对称翼型，旋转时能以双桨叶直升机模式飞行，而其锁定时能以固定翼飞机模式飞行。目前，比较著名的无人机仅有“蜻蜓”X-50采用该方案（图36），且还在试验当中。

优点：水平飞行飞速度高，航程远。

缺点：动力装置较复杂，需要特殊的旋翼驱动、止转、偏转及锁定装置。

（7）升力风扇/螺旋桨混合模式

升力风扇/螺旋桨混合模式垂直起降飞行器，起降时通过位于中央的升力风扇平衡重力；前飞时使用尾部的螺旋桨作动力，并靠机翼产生升力（图37）。

优点：由于采用涵道，结构紧凑、安全性好；如果旋翼上下布置，并通过各自的传动轴与发动机相连，还可省去共轴双旋翼直升机那样的套筒轴，机械设计和制造大大简化。

回旋小飞机范文第5篇

导演：弗兰迪·米诺

主演：泰欧·盖尔基

制片：瑞士

剧情播报

维特喜欢呆在爷爷的木工房里，看他锯木头、刨木板，不停地忙这忙那。这时候，爷爷正准备做一个回旋镖。这是一种神奇的玩具，能扔出去又能自动飞回来，就像有魔法一样。爷爷喜欢所有与“飞”有关的东西：回旋镖、模拟翅膀、飞机模型，等等。

“小时候，我曾列出想做的工作。”爷爷一边摆弄着手里快要做好的回旋镖，一边跟维特聊天。“十大排行榜，第一名用红笔写着：飞行员。”

“那第二名呢？是棺材师傅吗？”维特瞪着又大又亮的眼睛望着爷爷。

爷爷怔了怔，呵呵一笑：“我不记得了，其他的根本不重要。”

爷爷让维特躲在防护栏后面，用力将回旋镖甩向空中。“呼——呼——”回旋镖旋转着飞出去，在天空划出漂亮的弧线，又旋转着飞回来。“砰——”墙上的一块大玻璃被砸碎了。

“哇，爷爷，正中厨房窗户！”

“飞得真漂亮……”的确是一个不错的回旋镖，飞得又高又远，还能飞回来。爷爷的脸上绽放出得意的笑容。

爷爷喜欢当飞行员，那维特喜欢做什么呢？

维特的生日晚会上，妈妈的朋友送给他一架电子钢琴。维特坐在钢琴前，竟然像模像样地弹了起来。清脆动人的旋律让周围的人吃惊极了。

“妈妈，什么时候买真正的钢琴给我？”维特的心中有了小小的渴望。

“我们得好好栽培他，不然就来不及了。”维特的爸爸妈妈发现了这个孩子身上蕴藏的潜能和天赋。他们给维特买来钢琴，为他聘请钢琴教师，还准备将他送进音乐学院。

来自大人们的关注和称赞并没有让维特感到很开心。做自己喜爱做的事情，应该像爷爷喜欢“飞”一样，轻松而快乐。

“你会感到寂寞吗？”维特问爷爷。

“会啊，不过我会想办法排解。我会写情书。”爷爷说。

“写给谁？”

“以前只写给奶奶，现在最大方，我会写给电视上的花样滑冰手、波光粼粼的湖水、梨树下的凉荫……”

祖孙二人拿着自制的充气塑料袋来到户外，塑料袋上用绳子系着他们写的信。

“5、4、3、2、1——”塑料袋像巨大的气球，越飞越高，越飞越高。

“飞得真漂亮，太棒了……”维特望着蔚蓝广阔的天空，感觉心旷神怡。

精彩镜头

妈妈带着维特来到钢琴大师吉娜佛伊斯老师的家求教。维特拒绝弹琴给老师听。

“就当是为我而弹，好吗？”妈妈的语气里带着恳求。

“为什么总是为了你？”维特打算对抗到底。

吉娜佛伊斯老师笑了，说：“你弹琴不该是为你母亲或是为了我，等你想为音乐演奏时再弹琴。要拥有冷静的理性和热情的心，才能成为伟大的钢琴家。”

“这就是为什么我长大后想当兽医。”吉娜佛伊斯老师的话还没说完，维特就冒出这么一句足以让妈妈悲痛欲绝的话。孩童的倔强与抗拒表露无遗。

爷爷驾着自己钟爱的飞机真正飞起来了。完成了终身渴望的事情后，他出事了。爷爷留下了一封信。

“亲爱的海伦、里欧和维特，我有说过我爱你们吗？或许有，但一定说得还不够。所以，我爱你们……”在信里，爷爷将维特的秘密告诉了海伦和里欧。

维特启动引擎，驾着爷爷的飞机，开往钢琴大师吉娜佛伊斯老师的家。此刻，维特能清楚地听见内心真正的声音。他爱音乐的旋律，就像爷爷爱飞翔的感觉一样。“顺着命运勇往直前。”这是爷爷最后留给他的话。

台前幕后

电影中，泰欧·盖尔基饰演维特这一角色。他本身就是一位音乐神童，五岁就显示出优异的音乐天赋，后来被推荐到英国普赛尔音乐学院就读。泰欧·盖尔基会说五种语言，除了音乐，也非常喜欢数学。

导演觉得泰欧·盖尔基是诠释维特这一角色的最佳人选。泰欧·盖尔基的表现的确让人赞叹，整部电影中典雅的钢琴名曲，都是他亲自演奏的。他和饰演爷爷的欧洲巨星布鲁诺·甘兹的合作，就像真正的祖孙二人一样，自然默契，打动人心。

论坛：

电影里有一个富于深意的细节：维特喜欢戴上爸爸发明的扩音器听各种各样的声音。外在的声音容易淹没内心的感受。实际上也是这样，由于父母过度地热切关注和限制，维特日渐丧失对钢琴的兴趣，他越来越感觉不到自己对音乐的喜爱。

这部电影的精彩之处在于，维特没有因为外界的压力而放弃自己钟爱的钢琴。最后，他还是做回了自己。他会像爷爷一样，勇敢而热忱地追逐自己的梦想。