直升机的垂直起降和空中悬停是其最为显著的特性，也是区别于固定翼飞机的关键所在。这种能力使得直升机能够在没有跑道的情况下起降，甚至能够在同一地点悬停不动，执行各种任务，如搜索救援、运输、侦察等。直升机之所以能够实现这些机动动作，主要得益于其独特的旋翼系统和飞行控制系统。
首先，让我们来了解一下直升机的旋翼系统。旋翼系统是直升机的核心，它由旋翼桨叶、旋翼桅杆和旋翼头组成。旋翼桨叶在旋翼头的带动下旋转，产生升力。旋翼桅杆则用于支撑旋翼，并传递升力至机身。旋翼头则是桨叶和桅杆的连接点，它不仅允许桨叶旋转，还允许桨叶在旋转过程中改变桨距，即桨叶相对于旋转平面的角度。桨距的变化是直升机实现垂直起降和空中悬停的关键因素。
直升机在起飞时，旋翼开始旋转并逐渐加速，当旋翼产生的升力超过直升机的重量时，直升机就能够离地起飞。在这个过程中，飞行员通过改变旋翼的整体桨距，来调节旋翼产生的升力大小。桨距增大，升力增加，直升机上升；桨距减小，升力减少，直升机下降。
空中悬停则更加复杂，它要求直升机的升力恰好等于其重量，同时直升机还必须抵抗风力和保持姿态稳定。在悬停状态下，飞行员需要精确地控制旋翼桨距，以保证直升机的升力和重量平衡，同时还要通过尾桨来抵消旋翼产生的反扭矩，保持直升机的航向稳定。尾桨是一个小型旋翼，安装在直升机尾部，它产生的推力可以调整直升机的航向，同时抵消主旋翼的反扭矩。
除了旋翼系统，直升机的飞行控制系统也是实现垂直起降和空中悬停的重要组成部分。飞行控制系统包括操纵杆、脚蹬和自动飞行控制系统。飞行员通过操纵杆来控制旋翼的倾斜，从而改变升力的方向，实现直升机的倾斜和转向。脚蹬则用于控制尾桨的推力，调节直升机的航向。自动飞行控制系统则能够辅助飞行员，自动调整旋翼和尾桨的桨距，保持直升机的稳定。
总结来说，直升机通过旋翼系统产生升力，并通过飞行控制系统精确地操控升力的方向和大小，从而实现了垂直起降和空中悬停。这些技术的结合，使得直升机成为了一种极为灵活和多功能的飞行器，能够在多种复杂环境中执行各种任务。
