為什麼卡52武裝直升機沒有尾槳?

01-22

首先弄清一個概念叫角動量守恆。簡單講，部件旋轉會產生力矩，根據作用力與反作用力原理，旋轉部分所連接的本體會反向旋轉以抵消這個力矩。以角動量表示即角動量矢量和為恆定值，如果研究對象的初始狀態在參考坐標系裡是靜止不動的，角動量矢量和應為0。你可以試試站在公園練腰的那個轉盤上扭一下看看能不能不用外力改變全身的朝向（答案是不能，因為你扭的時候上下肢相對運動但角動量守恆。如果你站著不動但手上拿個自行車輪子撥弄一下看看，再試試拿起車輪不同的角度，這時可以通過調整車輪角度和旋轉方向來改變朝向和轉向的速度。這是因為自轉的輪子導入了額外可變的角動量，導致人-輪子以及腳下的圓台的組合體為了達到角動量守恆而沿著轉盤圓台發生自轉。通過調整輪子角度可以對身體自轉方向的角動量分量大小實現控制。這也是現實世界中衛星常用的非噴射姿態控制原理。但是高達漫畫里有個理論叫AMBAC，那純粹是違背角動量守恆基礎規律的鬼扯）。

角動量守恆在直升機上製造的問題是，主槳葉旋轉雖然產生升力，但由於角動量守恆，機身會朝主槳葉反方向緩慢自旋（相對於主旋翼而言。因為機身質量大，不需要很高的角速度就能產生用於平衡槳葉高速旋轉的力矩）。為了平衡這個主旋翼自旋力矩，傳統直升機使用尾槳，通過尾槳產生的氣流產生力矩抵消主槳的自旋力矩。同時通過尾槳的轉速來控制直升機左右自轉的飛行姿態。如果沒有尾槳產生平衡力矩，機身指向無法固定，直升機不能實現可控飛行，這也就是為啥步兵打直升機一般打尾槳的原因（詳見黑鷹墜落，cod，等等各種大作裡面的橋段）。

再來看看Ka52，Ka52不用尾槳的原因很簡單，它有兩個旋轉方向相反的主旋翼。主旋翼在角動量絕對值相等方向相反時力矩平衡，產生的角動量矢量和為0。由於初始態直升機靜止（懸停狀態），旋翼-機身組成的聯合體的角動量矢量總和為0。此時根據角動量守恆，機身的角動量也為0，不會旋轉。因此無需尾槳就能固定機體朝向。當需要進行水平左右轉時，Ka52通過控制兩個主旋翼的轉速差使得旋翼構成的角動量矢量和不為0，根據角動量守恆，機身角動量=負的上下旋翼角動量矢量和，機身角動量非0，產生旋轉，從而達到機身指向的變化。

Ka52的這種轉向技術和姿態控制方法導致這架直升機有其鮮明的個性。因為用以產生轉向的角動量差（力矩）是通過主旋翼轉速差產生的。為了實現急轉這樣的戰術機動，兩個主旋翼的角動量差要儘可能大才能讓機身快速轉向。這直接導致一方面主旋翼質量要大，為了能飛尺寸也上來了，同時兩個主旋翼的轉速差也要儘可能高。這導致設計局為這種機型配置了大功率發動機和複雜但可靠的傳動機構，用以同時刻實現最高上/下主槳轉速和最低下/上主槳轉速，以製造令機身快速轉向的反方向角動量矢量差。最高轉速上來了，那麼彈射也可以上了，轉速夠高，弄斷槳葉就能迅速拋撒，從而實現彈射救生。好處到此為止，不好的地方更是要命。槳葉重在升力/離心力不足（低轉速）的時候是會下垂的，那麼在做急轉時為了製造兩旋翼的角動量差從而迫使機身參與角動量守恆實現轉向，上下兩個主旋翼的轉速差是最大狀態，這時朝特定方向轉彎（上槳低轉速，下槳高轉速）是最容易發生打槳的時候。為了迴避這個問題，在打仗的時候就好玩了。除非葉片可以在每次出擊時設置反槳從而改變上下兩個主旋翼的初始旋轉方向，Ka52為了實現安全的最大轉向機動一定是朝相同的方向轉彎（上槳最高轉速，下槳最低轉速）。

@Andrei Gatsby@Andrei Gatsby@Andrei Gatsby 「卡」系列直升機出自前蘇聯卡莫夫設計局（後併入米格-莫斯科航空生產聯合體），卡莫夫設計局主要業務領域為「共軸反轉」直升機，包括卡-25，卡-28，卡-52等。

共軸反轉直升機，顧名思義，有兩組主槳葉，兩組槳葉共用一軸，轉動方向相反（一順時針，一逆時針），但需要指出，直升機可以是多發動機，比如卡-52，就是雙發動機，即「雙發，共軸，兩組槳葉」模式。

由於槳葉旋轉產生一定的力矩，而直升機在空中，不像地面一樣可以固定，空氣摩擦阻力又小，所以機體也收到一定的力矩，可以理解為「發動機在扭動葉片的時候，也在扭動機體」。

單層槳葉的直升機，需要在在機體後部安裝尾槳，尾槳轉動，推動空氣也受到空氣的反作用力，這個反作用力對機體產生一個力矩，平衡掉主發動機對機體的力矩。這是，機身收到主槳和尾槳的力矩方向（右手螺旋定則）相反，和力矩為零，機身就不會在空中旋轉，機頭方向保持不變。在飛行過程中，主槳和尾槳可以通過調整轉速，改變旋轉力矩的差值，從而實現直升機轉向。所以，力矩差為零時，飛機直飛，力矩差不為零時，飛機扭頭。

而卡-52安裝有兩組槳葉，且兩組槳葉轉動方向相反，則機身就受到「一正一反」兩個力矩，通過調整兩組槳葉的轉速，改變力矩，實現協調，可以控制力矩差為零，也可以控制力矩差不為零，所以就不需要尾槳了。當然由於兩組槳葉在一個軸上，存在相互干擾，協調控制會比較複雜，這些都是後話。

［1］陳銘.共軸雙旋翼直升機的技術特點及發展［J］.航空製造技術.2009（17）：26-31.

［2］傅百先，趙維義，劉航，等. 卡-28直升機及其共軸式雙旋翼系統的特性［J］. 直升機技術. 2002（3）。

PS：因為開玩笑傷了安德魯的玻璃心，小擼在評論下噴我，大有和我撕嗶之勢，可等我回復他的時候，不知道知乎可不可以關閉回復啊？反正試了N次，就是回復不了安德魯。論機械，在下不虛啊，一個字，撕！

好吧，那我也來寫寫答案吧，希望對你有用。畢竟安德魯同學說的是錯的，這和角動量守恆關係不大，直升機飛行，是個動態過程，受那麼多力作用，升力阻力風力，燃油在消耗，廢氣在排放，小擼同學還敢提「守恆」，能量守恆物質守恆還差不多。

所以啊，不要介意安德魯的發言，不懂就問，誰知道就答，知識的樂趣就在於分享，而不是一句惡狠狠的「去看書」。

安德魯同學以撕逼聞名知乎，開始我還以為是技術型選手，今日一看，原來是瞎撕。唉，愛撕嗶也就算了，上來就寫個錯誤答案，你讓我怎麼忍心對你下手。這一局，算是吊打嘍？哈哈

多說一句，請問為什麼我無法回復你，安德魯同學。

共軸雙旋翼已經可以平衡力矩，不需要尾槳

共軸反轉

個人覺得問這個問題之前，最好先問問「為什麼一般的直升機都有尾翼？」

力的作用是相互的，傳統直升機的螺旋槳向一個方向旋轉提供了升力，就必然會相應的產生阻力，阻力作用在機體上就會使機體反方向旋轉，所以為了讓機體不旋轉，就在機尾處加個小螺旋槳產生一個與機體旋轉方向相反的推力抵消了機身的旋轉(這也就是為啥電影里直升機尾槳被擊毀後就會不停的旋轉)。而卡52這種共軸反槳的直升機上下兩組螺旋槳漿葉偏轉的方向不同使得兩組漿葉都提供升力又互相抵消了反作用力所以就不需要尾槳了。不過共軸反槳的缺點是由於漿葉是軟的所以做大幅度機動時有上下漿葉相撞的危險。

如果還不懂，去玩一下besiege圍攻，造個直升機明白了

力矩！但是我沒有學好