俄卡莫夫设计局如此钟爱的共轴双旋翼布局 究竟有什么优点

俄罗斯的卡莫夫设计局是世界知名直升机公司，该公司几十年来一直对共轴双旋翼直升机痴心不改，研制出多种经典的直升机，其中包括航空迷们非常熟悉的卡50/52武装直升机。

虽然公认的双旋翼布局存在着一些明显的缺点，如机械结构复杂，造价高；剧烈机动时上下旋翼的桨叶存在打在一起的可能性；旋翼桅杆过高，飞行阻力大等，但这种布局一定具有以下不可取代的优点，值得卡莫夫设计局花大精力潜心研究的优点。

无需尾桨，不浪费发动机功率

直升机的共轴双旋翼布局在产生升力的同时，还消除了单旋翼直升机在旋翼旋转时产生的反扭矩，所以根本无需尾桨。在俄罗斯卡莫夫设计局的直升机上，两副完全相同的三叶主旋翼在同一根旋翼主轴（俄罗斯人一般叫做旋翼柱）上反向旋转，由于它们的旋转轴线相同，所以互相抵消了反扭矩，并且在抵消反扭矩的同时不消耗任何功率。而在传统直升机上（所谓的主旋翼-尾桨布局），需要一个尾桨来抵消主旋翼旋转产生的试图把机身向反方向旋转的反扭矩。

在传统直升机中，任何功率变化（以及相关旋翼系统升力变化）都会导致产生偏航力矩，这必须由通过踏板来调节尾桨桨距（由此改变尾桨拉力/推力）来抵消。这就要求传统直升机的飞行员在飞行中始终需要调整尾桨桨距来保持直升机的平衡，这种设计引发了一些负面后果。

从能量角度看，最优化的直升机设计应该能在任何给定飞行状态下都能把发动机的所有可用功率用于产生升力和推进力。把共轴布局和传统布局相比较（假设两者发动机功率相同，并且发电机和液压泵等辅助设备都消耗相同的功率）就能发现，同轴系统没有出现功率损失，所有可用功率都被用于产生升力。而传统设计需要消耗一定的发动机功率来驱动尾桨，一般能战区主旋翼功率的10-12%。从升力角度来看，这个功率消耗就完全损失掉了。

利于操纵和悬停

共轴布局在发动机功率出现变化时不会产生偏航力矩，驾驶舱的踏板用于使两副旋翼间产生扭矩差进行转弯。共轴直升机具有较小的纵向和方向惯性动量，所以具有更好的稳定性和操控性能。这是因为共轴直升机在空气动力学上是对称的，由此大大提高了直升机的操控质量，并简化了操纵。

共轴布局还具有一个利于悬停的优点，那就是旋翼系统之间的有利干扰降低了悬停所需的发动机功率。这种神奇效果的原理是顶部旋翼产生的下洗气流截面积缩小引起的（缩小幅度15-20%），因而底部旋翼能够为下洗气流补充空气，由此增加了升力。

共轴布局的另一个积极方面是两副反转旋翼能减少因下洗气流旋转导致的能量损失，这反过来有降低了寄生功率损失。飞行试验和其他研究表明，共轴双旋翼的气动效率比传统旋翼提高了6-10%。再结合驱动尾桨的功率损失，共轴布局的整体效率能比传统布局高16-22%。在实际中，这一优势能使共轴布局直升机的静升限比传统直升机高500-1000米，并且爬升率比后者快4-5米/秒。

但正如你所见到的那样，共轴直升机特别高的旋翼桅杆会产生更大的阻力。不过俄罗斯进行的对比试飞显示，像米-28（传统布局）和卡-50（共轴布局）这样的同一类型直升机，在维持相同前飞速度时所需的功率设置基本相同。这点可以通过共轴布局的两副旋翼在平飞中相互间的积极干扰现象来解释，即所谓的“双翼机盒子”现象，这会导致共轴直升机用于产生升力的功率稍稍降低（即所谓的感应功率）。此外，共轴直升机不存在传统直升机的尾桨的功率消耗，也没有任何尾桨产生的额外阻力（其大头是尾桨和垂尾间的不利干扰），更别提传统直升机在平飞中固有的侧滑姿态增加的阻力了（传统直升机飞行员在平飞中只能通过压坡来消除这种侧滑）。共轴直升机还可以使用可收放式起落架（如卡-50/52）来降低飞行阻力，所有具有与传统直升机（如米-28A/28N）相同的最高速度。

尺寸和重量优势

共轴双旋翼布局直升机在尺寸和重量上都比同级的常规布局直升机有优势，如果两者具有相同的重量和相同的发动机功率，那么共轴直升机的总体尺寸可以缩小35-40%。

这主要归功于更高效的共轴系统不仅缩短了旋翼的直径，而且由于取消了尾桨，直升机也不需要伸出于旋翼之外的尾梁和相关传动部件了。

如果共轴直升机和传统直升机有着相同直径的旋翼，那么一般来说，传统直升机的起飞重量就较低，这是因为旋翼启动效率较低，以及尾桨导致的功率损失。由于需要安装和驱动尾桨，传统直升机的尺寸将比有相同旋翼直径的同轴直升机大20%。