尾翼是直升机的重要组成部分，其一般包括尾桨和尾梁。对常规布局的直升机而言，尾翼若受损，轻则影响飞行性能，重则机毁人亡。然而，近日网络流传的一段视频却显示，俄军一架卡-52武装直升机在尾翼严重受损的情况下仍保持正常的飞行状态，这是怎么回事？要想彻底说清这个问题，还得从直升机的尾桨说起。
让人又爱又恨的尾桨
一架采用常规布局设计的直升机，除机身上方安装一副大直径主旋翼外其尾梁上还会安装一副小直径尾桨。当主旋翼旋转时，桨叶对空气做功，从而产生向上托举机身的作用力，以及用于前进、后退及侧滑的动力。根据牛顿第三定律，在这一过程中，空气会对桨叶施加一个反扭力并通过轮毂、减速器和发动机传导到机身上。这个力的方向与主旋翼的旋转方向相反，并会产生一个强大的反扭力矩。直升机若没有额外再产生一个力矩来抵消这个反扭力矩的话，其将会围绕着主旋翼的中轴线以相反方向打转。
“虎”式武装直升机
为保持直升机的飞行稳定，航空技术人员设计了尾桨，并将其置于尾梁一端。一般来说尾桨桨叶的直径虽比主旋翼小得多。但加上尾梁长度作为力臂，其旋转时产生的偏转力矩，足以保证直升机安全平稳地飞行。此外，除提供抵消力矩外，尾桨还可参与到直升机飞行姿态的控制中。比如，飞行员通过调整尾桨桨距使尾桨的推力或拉力产生变化，可实现直升机的左右航向偏转。特别是直升机的拿手绝活之一——定点盘旋，更要借助尾桨才能实现。
有些型号直升机的尾桨在左侧。有些型号的尾桨却在右侧。这是为何？其实，直升机尾桨的左右布局差异，主要取决于主旋翼旋转的方向。从飞行员的视角看，若主旋翼为逆时针旋转，作用在直升机上的反扭力则为顺时针方向，那么尾桨就要布设在尾梁的左侧，利用向右的推力实现平衡。若主旋翼为顺时针旋转，则将尾桨布设在尾梁右侧，利用向左的拉力实现平衡。
米–8武装直升机
对直升机设计而言，主旋翼旋转方向并无太大差， 主要取决于设计习惯。比如，欧美常规布局直升机大都采用左侧尾桨设计，而苏/俄常规布局直升机大都采用右侧尾桨设计。当然，也有例外，比如欧洲“虎”式武装直升机，就采用了右侧尾桨设计，而苏/俄米里设计局在米-8直升机则采用右侧尾桨设计，米-24系列武装直升机及米-17直升机则采用左侧尾桨设计。
主旋翼+尾桨的这一常规布局，可谓直升机设计中最成熟、技术风险最小、成本最低且应用最广泛的方案。然而，在环境恶劣的战场上，最为脆弱的尾桨常常成为常规布局直升机的“阿喀琉斯之踵”。1993年，在索马里首都摩加迪沙发生的“黑鹰坠落”战例中，美军代号“超级61”和“超级64”的两架UH-60“黑鹰”运输直升机，都是因为尾桨被索马里民兵发射的RPC-7火箭弹击中才导致坠毁的。
涵道尾桨设计
那么，有没有可能既保留尾桨，又能提升其安全性和可靠性？1968年，法国航空技术人员首创了涵道尾桨这一颇具创新性的设计 并将其用于“小羚羊”直升机。涵道尾桨主要是在尾梁的末端利用大型垂直安定面：形成一个环形的涵道结构，将尾桨的桨叶及桨毂全部“包裹”其中。这样 尾桨的桨叶不外露.被敌方火力击中的概率大幅降低，还能降低飞行阻力。此外 涵道尾桨的噪声和雷达反射截面，也比外露的尾桨小得多。正因如此，波音公司与西科斯基公司在20世纪90年代初研发隐身武装直升机——RAH-66“科曼奇”时，就采用了涵道尾桨设计。
米–17武装直升机
然而，涵道尾桨因受涵道尺寸限制，尾桨直径无法做得太大，从而影响了其偏转力和偏转力矩的效率。因此，一方面，涵道尾桨必须增加桨叶数量以提升效率；另一方面，涵道尾桨主要应用在6吨级以下的中型及轻型直升机上，无法在大型直升机上推广。最大起飞重量近8吨的“科曼奇”虽采用了涵道尾桨，但这几乎已达到涵道尾桨的性能极限。为保证飞行性能.“科曼奇”甚至不得不将涵道尾桨偏向一侧，与主旋翼形成非对称设计，以尽可能提升其偏转力矩效率。正因为涵道尾桨并不完美，为此，各国航空技术人员研制了一系列无尾桨布局的直升机。
“百花齐放”的无尾桨设计
无尾桨布局直升机大致分为两大类.单旋翼无尾桨直升机和双旋翼无尾桨直升机。
1975年 美国休斯直升机公司研发了单旋翼无尾桨直升机。1981年,美陆军、美国防部高级研究计划局与休斯直升机公司签订合同，联合研发无尾桨反扭矩系统技术，简称NOTAR。后来，直升机公司于1985年被麦道公司收购。这一技术被纳入后者麾下，NOTAR技术以可控喷气气流来代替尾桨的反扭矩功能，其原理是从主旋翼后部的格栅窗口吸入空气，经由主减速器驱动的内置可变桨距风扇进行加压，首先通过筒形尾梁右侧的两个缝隙中挤出，形成附面层控制，使主旋翼下洗气流“包裹”整个尾梁轮廓，从而产生对抗主旋翼扭矩的横向分力。另一部分加压气流，通过筒形尾梁后端的喷气舵喷出，提供方向控制的作用力。此外。喷气舵还能旋转，根据不同的飞行状态提供所需的直接作用力。
“科曼奇”武装直升机
与常规尾桨直升机相比，NOTAR直升机的反扭矩系统结构更简单、可靠性更高。其内置可变桨距风扇位于筒形尾梁内部，避免了类似常规尾桨的桨涡干扰，大幅降低了噪声，可在高层楼房间和丛林环境下的树梢高度安全飞行。20世纪80至90年代，麦道公司将NOTAR直升机视为颇具发展潜力的新技术，研发了包括MD520N、MD530N、MD600、MD900 等一系列型号。由于NOTAR技术的反扭矩效率较常规尾桨仍有不足，因此只能应用于轻型直升机上。
其实，双旋翼无尾桨直升机的原理更简单——单旋翼会产生一个反方向的反扭力和反扭力矩，那么为直升机再增加一副旋转方向相反的旋翼，正好能实现反扭力和反扭力矩的平衡。截至目前，国外研发的双旋翼无尾桨直升机大致可分为以下几类布局：纵列双旋翼、横列双旋翼、交叉双旋翼和共轴双旋翼。
纵列双旋翼直升机出现得较早。20世纪40年代 ，美国 PV 公司开始纵列双旋翼直升机的研发。到五六十年代，纵列双旋翼直升机迎来发展黄金期，美国波音公司（主要由其收购的伏托尔公司负责）、美国贝尔公司、英国布列斯特飞机公司和苏联雅克夫列夫设计局纷纷加入相关研发中。不过，最终只有波音公司坚持下来。从最初的H-21到 CH-46中型纵列双旋翼运输直升机，再到CH-47大型纵列双旋翼运输直升机。截至目前，CH-47仍在改进生产，其最新型号CH-47F仍有新订单。
CH–47F纵列双翼直升机
纵列双旋翼直升机的优缺点都很明显，优点是载重量大，允许较大重心变化，适合吊挂各类大型装备。此外，纵列双旋翼直升机还有一个“独门绝技”–将机身翘起，在山顶、悬崖乃至水面，进行机身尾部着陆的单点悬停。当然，其缺陷也很明显，比如传动结构复杂，前后主旋翼之间有传动轴相连，以保证任意一台发动机失效也能继续驱动旋翼转动；前旋翼对后旋翼产生气动干扰，导致后旋翼气动效率差；俯仰惯性较大、偏航操纵效率和操纵品质较低等。所以，目前除波音公司外，尚无其他航空企业研发大型纵列双旋翼直升机。
V–280倾转旋翼机
横列双旋翼直升机的原理与纵列双旋翼直升机类似，只不过是将两副旋翼从前后纵置改为左右横置。目前，最典型的横列双旋翼直升机是苏联米里设计局研制的米-12，该机全长37米、旋翼翼展达67米.最大起飞重量达到惊人的105吨，是人类有史以来制造的最大的直升机。不过，该设计有一系列无法克服的缺陷，包括正面阻力较大、垂直飞行性能较差、固定翼和发动机吊舱结构强度不足等，在生产了4架原型机后便宣告下马。
与横列双旋翼直升机一样。交叉双旋翼直升机也是昙花一现。目前。只有美国卡曼宇航公司研制的K-MAX起重直升机采用这一设计，其两副旋翼倾斜交叉在一起，通过传动系统的协调机构、使旋翼在高速旋转时桨叶保持在彼此的空当间而不会发生碰撞。该机突出的特点就是吊挂能力强，空重虽只有2180千克，但最大吊挂载荷却达2700千克。因此，西方国家多使用K-MAX直升机执行民用的伐木、灭火、架线、设备吊装及建筑构件吊装等任务，其始终未获得军方认可。
K–MAX无人直升机
共轴双旋翼的突破与探索
共轴双旋翼布局是将两副旋翼按不同高度叠加一起，共用相同的发动机、减柬器及传动系统。因此，共轴双旋翼直升有体积紧凑、占地面积小的优点。
其实，早在20世纪40年代，就有人提出共轴双旋翼直升机的原理和设想不过，随着西科斯基首先研制成功了最早的实用化的带尾桨常规布局直升机——VS-300，各国航空技术人员很快就将绝大部分精力投入到这一技术路线上，共轴双旋翼直升机逐渐变得无人问津。然而，苏联一名年轻的航空设计师却义无反顾地执着于共轴双旋翼直升机的研究，他就是尼古拉·伊里奇·卡莫夫。
二战后，苏联高层已意识到直升机的巨大价值。在苏联高层的推动下，布拉图欣、雅克夫列夫、卡莫夫和米里四大设计局竞相展开新型直升机的设计研发。激烈的竞争下，布拉图欣和雅克夫列夫两大设计局掉队了，只有卡莫夫和米里两大设计局坚持下来。
米–12直升机
为满足苏军舰载直升机设计的特殊要求，卡莫夫在整个设计局产品的发展路线上，始终坚持以共轴双旋翼直升机为核心的理念。以1947年成功首飞的卡-8共轴双旋翼技术验证直升机为开山之作（该机也是全球第一款实现飞行的共轴双旋翼直升机），卡莫夫在共轴双旋翼直升机的道路上一往无前。继卡-8后，卡莫夫设计局陆续研发了卡-10、卡-15、卡-17、卡-18、卡-20、卡-25、卡-26、卡-27、卡-29、卡-31、卡-32、卡-226，以及开篇提到的卡-50/52。随着编号的增加，共轴双旋翼直升机的尺寸、吨位及作战能力也倍增，所涉及的类型也包括了运输、反潜、预警、攻击等多方面。
S–97武装直升机
尽管卡莫夫设计局的共轴双旋翼直升机备受苏联海军青睐，但却未能敲开苏联陆军和空军的大门。20世纪60年代，卡莫夫设计局以卡-25为基础，专门为苏联陆军航空兵设计了卡-25F武装运输直升机，但最终败在米里设计局的米-24手下。此后，卡莫夫设计局虽一直想击败米里设计局，但直到卡-50武装直升机的横空出世才令其梦想成真。然而，卡-50诞生时已是冷战末期，直到1995年，卡-50才正式入役俄军。卡-50诞生后，卡莫夫设计局继续对其进行改进，最终研制出卡-52。发展至今，卡-52已成为俄军现役主力武装直升机，并在俄乌冲突中大放异彩。导语中提到卡-52在尾翼受损的情况下也能正常飞行，正是因为其采用了共轴双旋翼这一无尾桨设计的缘故。
卡–52共轴双翼直升机
与共轴双旋翼直升机在苏/俄大行其道不同，欧美国家对这类直升机兴趣寥寥，唯一坚持研发有人驾驶共轴双旋翼直升机的企业，只有西科斯基公司。该公司从20世纪70年代开始探索高速直升机技术,而常规直升机受到尾桨的限制很难实现突破。于是，西科斯基公司转而采用共轴双旋翼布局，该公司研制的第一款共轴双旋翼直升机是 S-69/XH-59A，该机采用小型涡喷发动机提供辅助推力。后来，西科斯基公司又研制了X2技术验证机，同样采用共轴双旋翼布局，但辅助推力改由安装在尾部的推进螺旋桨提供。在X2基础上，西科斯基公司采用放大设计，陆续研发了S-97和SB-1两款高速共轴双旋翼直升机。其中，SB-1参与了美陆军“未来远程突击飞机”项目竞标，但最终不敌贝尔公司的V-280倾转旋翼机。目前，在S-97基础上发展的“突袭者”X正与贝尔公司研制的贝尔360“不屈”直升机竞标美陆军“未来武装侦察机”项目，至于结果如何尚待观。