與固定翼飛機相比，直升機可以垂直起降，能夠在低空超低空的“一樹之高”飛行，在工業(yè)生產(chǎn)、搶險救災、軍事行動等方面都可以發(fā)揮著突出作用。世界各國都非常重視直升機發(fā)展，但能夠獨立研發(fā)生產(chǎn)直升機的國家并不多。直升機研發(fā)要經(jīng)過論證、方案設計、工程研制、定型和生產(chǎn)等多個階段。在設計階段，確定直升機的構(gòu)型是一項非常重要的工作。目前有多種成熟的直升機構(gòu)型應用到不同的直升機上，究竟哪一種更完美呢？

一、單旋翼帶尾槳構(gòu)型

單旋翼帶尾槳是直升機最傳統(tǒng)的構(gòu)型。機頭上方水平安裝的主旋翼提供上升動力，機尾處近乎垂直安裝的是尾槳。尾槳不產(chǎn)生升力，主要是用來抵消主旋翼旋轉(zhuǎn)時在機身上產(chǎn)生的反扭力矩。尾槳直徑雖然比主旋翼要小得多，但是必不可少的?？罩酗w行時尾槳一旦失效，則直升機將無法保持狀態(tài)，機身螺旋式轉(zhuǎn)動，高度會迅速下降。

圖1 中國的直-20直升機（圖片來源：騰訊網(wǎng)）

單旋翼帶尾槳這種構(gòu)型相對簡單，技術(shù)也比較成熟，選擇該構(gòu)型的直升機數(shù)量最多。隨著新型航空電子設備、新型材料技術(shù)不斷進步，旋翼構(gòu)型的不斷優(yōu)化，發(fā)動機功率提升，單旋翼帶尾槳直升機不斷煥發(fā)新的生命力。

二、雙旋翼構(gòu)型

單旋翼帶尾槳直升機的尾槳是不產(chǎn)生升力的，但要消耗10%～15％左右的發(fā)動機功率。因此，出現(xiàn)了雙旋翼構(gòu)型直升機，有兩個轉(zhuǎn)向相反的旋翼，可以相互抵消反扭力矩，不需要尾槳。

（一）縱列式雙旋翼

目前，世界上只有一款縱列式雙旋翼直升機列裝，即美國的CH-47支奴干直升機。CH-47在外觀上非常搶眼，很具有辨識度。機體上方兩個旋翼串聯(lián)，沒有尾槳。兩臺發(fā)動機在機身后部。后旋翼安裝位置比前旋翼要高，這樣可以避免兩個旋翼葉片發(fā)生碰撞。

圖2 美國CH-47支奴干直升機（圖片來源：騰訊網(wǎng)）

與單旋翼比，前后雙旋翼布局，提升了飛行穩(wěn)定性，飛行受直升機重心變化影響小，特別是懸停能夠更穩(wěn)定，能夠滿足特殊作戰(zhàn)場景需要。較長的機艙空間較大，可以裝載更多的人員和物資。但縱列雙旋翼直升機研發(fā)門檻高，技術(shù)復雜，投入大。另外，直升機的操縱系統(tǒng)相對較為復雜，裝備保障要求和費用高。

（二）共軸式雙旋翼

共軸式雙旋翼是把兩個旋翼安裝在同一個旋轉(zhuǎn)軸上，上下排布，旋轉(zhuǎn)方向相反，反扭力矩可以相互抵消。俄羅斯的卡－28、卡－52直升機都采用了這種布局。

圖3 中國進口的K-28直升機（圖片來源：網(wǎng)易）

由于沒有尾槳，縱列式雙旋翼直升機長度可以大為縮短，結(jié)構(gòu)比較緊湊。兩個旋翼又提升了直升機的飛行穩(wěn)定性，非常適合作為艦載直升機使用。但是兩個旋翼上下布局，必須增加直升機高度，俄羅斯卡-52高度達到5.4米，比普通直升機高近1-2米。兩旋翼轉(zhuǎn)動時氣流會相互干擾，在某些特殊的情況下，如在飛行中突然遇到風變，槳葉揮舞變形發(fā)生碰撞的概率大為增加，這直接限制了該型直升機的飛行過載。

（三）交叉式雙旋翼

交叉式雙旋翼直升機有兩個旋翼軸，兩個旋翼軸橫向排布，分別向外傾斜一定角度.兩副旋翼在機體上方呈現(xiàn)交叉狀，旋翼以齒輪嚙合的形式同步控制旋轉(zhuǎn)，因此正常情況下不用擔心發(fā)生碰撞。目前采用這種構(gòu)型的直升機是美國的K-MAX直升機。

圖4 美國K-MAX直升機（圖片來源：騰訊網(wǎng)）

這款怪異的直升機具有一些雙旋翼直升機的飛行優(yōu)點，但軍隊使用的不多，主要在民用建筑、勘測、采礦、伐木等領(lǐng)域承擔起重和吊運任務。該型機雙旋翼橫向布置，氣動阻力較大，飛行控制復雜。

三、混合式構(gòu)型

混合式構(gòu)型是更為特殊的一種構(gòu)型，也是未來的一個發(fā)展趨勢。

（一）并列式雙旋翼加傾轉(zhuǎn)

并列式雙旋翼的兩個旋翼，并排安裝在一架直升機上，左右排列，反向旋轉(zhuǎn)，中間有傳動軸互聯(lián)。美國現(xiàn)役裝備V-22魚鷹采用了這種構(gòu)型。旋翼可以隨發(fā)動機傾轉(zhuǎn)，由水平狀態(tài)變?yōu)榇怪睜顟B(tài),直升機飛行模式此時就轉(zhuǎn)變?yōu)槁菪龢w行模式。

圖5 美國V-22魚鷹飛行狀態(tài)

這種構(gòu)型的直升機也被稱為傾轉(zhuǎn)旋翼機，實際上已經(jīng)不再是一款完全意義的直升機。螺旋槳飛行模式可以極大提高飛行速度，魚鷹直升機的最大航速可以超過500千米/小時。但這款直升機事故率每10萬小時要超過6起。最新的事故發(fā)生在2023年8月27日，美國一架MV-22B“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機在澳大利亞參加演習期間墜機。此外，該機研發(fā)成本、生產(chǎn)成本、使用成本都很高，單機造價就需要6000萬美元。

2019年美國貝爾公司在V-22基礎上，為美陸軍未來遠程攻擊飛行器項目改進了一款V280傾轉(zhuǎn)旋翼機。

圖6 美國V-280驗證機飛行**（圖片來源：搜狐網(wǎng)）**

V-280直升機的飛行速度和航程可以達到傳統(tǒng)直升機的兩倍。與V-22相比，V-280安裝有傾斜變速箱，旋翼傳動軸能夠變換角度，這樣旋翼傾轉(zhuǎn)時，發(fā)動機保持不變。

（二）縱列式雙旋翼加尾推

在美陸軍未來遠程攻擊飛行器項目中，與V-280競爭的另一款直升機是S-97直升機。該機由西科斯基公司生產(chǎn)，采用縱列式雙旋翼，但與俄羅斯縱列式雙旋翼直升機不同，S-97加裝了尾部推進器。

圖7 美國S-97驗證機飛行（圖片來源：騰訊網(wǎng)）

S-97集成了電傳控制、飛行控制、系統(tǒng)集成、先進材料等多方面的最新技術(shù)，縮小了機身尺寸，降低了噪聲信號，速度可以超過400千米/小時，能夠在高原和高熱環(huán)境下飛行。

綜合看，直升機構(gòu)型各有所長，也各具所短，設計直升機時要充分考慮到技術(shù)、成本、壽命、安全等多個方面后，才能加以選擇確定。你最喜歡哪一種直升機構(gòu)型呢？

出品：科普中國軍事科技

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：陸鷹（軍事專家）

審核專家：梁春暉（軍事專家、軍事科普作者）

策劃：金 赫

來源: 科普中國軍事科技

內(nèi)容資源由項目單位提供