本文主要有两部分组成，第一部分介绍了单旋翼带尾桨直升机与共轴直升机的差异，第二部分对Мi-8/17、Mi-171A2和Ka-32A11BC进行了具体介绍，全文6220字18图，预计阅读时间16分钟。

先将一个故事：

1948年10月7日代号ОКБ-938试验设计局成立，Н.И.卡莫夫作为负责人从卡10到卡15卡18一直坚持不懈地研究共轴反转的技术，1967年莫斯科级反潜巡洋舰刚下水的时候，配套的舰载直升机也在开始定型，卡莫夫拿出的卡25在第一次着舰试飞时就摔到海里，在之后的8月5日的空军司令部会议上，米里直升机一度得以上位，却不料第二天赴法国南部参加森林灭火的苏联米-6直升机发生堕机事故。结果在第三天，也就是8月7日，在会议开始后，米里厂的代表首先发言了，而这句发言之后几乎是奠定了卡莫夫厂的之后的命运：“米哈伊尔-列昂季耶维奇-米里要求我向大家转达，他在陆上的事已经够多了，让卡莫夫从事海上的工作吧。”

正如所言，卡系列之后在红军的舰艇上立下汗马功劳。苏联的空军老爷们就这样在没有选择的情况下接受卡-25的改进计划，且对时间做了严格要求，但在决议草案中却写进“反潜巡洋舰‘莫斯科’号上航空武备试验何时结束与交舰无关”。满满地对卡25的不信任。

卡莫夫厂也是得以在共轴双旋翼设计上走的风生水起。

俄罗斯直升机公司的Мi-8/17系列直升机和Ka-32A11BC直升机是目前通航中型机中的主力机型。二者采用相同的动力装置，都采用了TV3-117系列发动机（Mi-171A2机型升级为VK-2500PS-03发动机）。介绍这两种机型前，有必要介绍两种构型的差别。

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单旋翼带尾桨与共轴式构型差别

共轴双旋翼直升机的上述特征决定了它与传统的单旋翼带尾桨直升机相比有着自身的特点。20世纪40年代初，这种构形引起了航空爱好者极大的兴趣，并试图将其变成可实用的飞行器，然而，由于当时人们对共轴双旋翼气动特性认识的缺乏以及在结构设计方面遇到的困难，许多设计者最终放弃了努力，而在很长一段时间对共轴式直升机的探讨只停留在实验阶段。1932年，西科斯基研制成功了单旋翼带尾桨直升机VS-300，成为世界上第一架可实用的直升机。从此，单旋翼带尾桨直升机以其简单、实用的操纵系统和相对成熟的单旋翼空气动力学理论成为半个多世纪来世界直升机发展的主流。但是单旋翼带尾桨构型也有很多缺陷：

尾桨需要消耗一部分功率，且尾桨一般位于旋翼桨盘外，所以需要较长的尾梁，相应的尾桨传动系统、操纵系统都较长，尾桨及传动、操纵系统增加的直升机发生事故的可能性。在悬停状态下易受到气流扰动，悬停稳定性不好。各操纵系统存在耦合，增加的操纵难度，也难以操纵自动控制。

为了克服单旋翼带尾桨直升机的各种缺点，人们一直在探索其它构型的直升机，共轴式直升机便是其中一种。

共轴双旋翼直升机具有绕同一理论轴线一正一反旋转的上下两副旋翼，由于转向相反，两副旋翼产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相互平衡，通过所谓的上下旋翼总距差动产生不平衡扭矩可实现航向操纵，共轴双旋翼在直升机的飞行中，既是升力面又是纵横向和航向的操纵面。

从操纵上来说，与单旋翼带尾桨直升机也有很多不同，以总距操纵为例，单旋翼带尾桨直升机在提总距时，反扭矩随之变化，必须配合尾桨的操纵。共轴式直升机提总距时，上下桨盘产生的反扭矩理论上始终处于互相抵消的状态，减少了对航向的干扰。改变航向采用差动控制，上下桨盘反向变距，通过反扭矩的差值改变航向，但是由于反向变距后上下桨盘升力变化不能完全抵消，还需要同时操纵总距，保持高度。但是总体来说，共轴式直升机操纵线系之间耦合较少，更容易实现自动驾驶。

需要尾桨，桨盘半径较小，缩短了机身纵向尺寸

共轴式直升机与单旋翼带尾桨直升机的主要区别是采用上下共轴反转的两组旋翼用来平衡旋翼扭矩，不需尾桨。在结构上，由于采用两副旋翼，与相同重量的单旋翼直升机相比，若采用相同的桨盘载荷，其旋翼半径仅为单旋翼直升机的70%。单旋翼直升机的尾桨部分必须超出旋翼旋转面，尾桨直径约为主旋翼的16% ～ 22%，这样，假设尾桨紧邻旋翼桨盘，则单旋翼直升机旋翼桨盘的最前端到尾桨桨盘的最后端是旋翼直径的1.16 ～ 1.22倍。由于没有尾桨，共轴式直升机的机身部分一般情况下均在桨盘面积之内，其机体总的纵向尺寸就是桨盘直径。这样，在桨盘载荷、发动机和相同的总重下，共轴双旋翼直升机的总体纵向尺寸仅为单旋翼直升机的60% 左右。

由于没有尾桨，共轴式直升机消除了单旋翼直升机存在的尾桨故障隐患和在飞行中因尾梁的振动和变形引起的尾桨传动机构的故障隐患，从而提高了直升机的生存率。

具有较好的悬停稳定性和悬停效率

由于两幅旋翼反向旋转，互相抵消所受到的外界气流扰动，具有较好的悬停稳定性。没有用于平衡反扭矩的尾桨功率损耗；单旋翼带尾桨直升机尾浆在起飞、悬停状态下的功率消耗为7% ～ 12%。据卡莫夫设计局资料称，通常共轴双旋翼直升机的悬停效率要比单旋翼带尾桨直升机高出17% ～ 30%。由于上述的原因，在相同的起飞重量、发动机功率和旋翼直径下，共轴式直升机有着更高的悬停升限和爬升率。

具有较好的操纵性

共轴式直升机的机身较短，同时其结构重量和载重均集中在直升机的重心处，因而减少了直升机的俯仰和偏航的转动惯量。在10t 级直升机上，共轴式直升机的俯仰转动惯量大约是单旋翼直升机的一半，因此，共轴式直升机可提供更大的俯仰和横滚操纵力矩，俯仰和航向操纵性较好。

需要说明的是，操纵性和稳定性是直升机设计的一对矛盾，所以通过增加平尾面积和采用双垂尾来提高直升机的俯仰和航向稳定性。

但是共轴式直升机也有自身的缺点：

操纵系统复杂

直升机操纵系统本来就非常复杂，共轴式直升机要控制两幅旋翼，必须配置两套自动倾斜器，彼此之间还涉及到同步控制、差动控制等，增加的操纵系统的复杂程度。

一般来说，共轴式直升机的上旋翼轴和下旋翼轴都是通过内外轴以实现共轴反转。上下旋翼的内外轴又是通过主减速器内的圆锥齿轮实现换向运动的。因此，主减速器既是动力传递减速装置又是上下旋翼的换向装置。

对于轴系，一般至少应有上下旋翼轴和套筒三部分组成。上旋翼通过桨毂与内轴相连，内轴穿过与下旋翼连接的外轴，在与外轴的交汇处通过轴承隔开，在此，轴承一方面将内外轴的运动隔开，一方面使外轴对内轴在该点进行支撑。内轴在下端与下锥齿轮连接并通过轴承由减速器壳体支撑。套筒与减速器壳体固连并在下自动倾斜器处通过轴承对外轴支撑。外轴在下端与上锥齿轮通过平键或花键相连并通过轴承与减速器壳体连接。

主轴增加了机身高度，且废阻较大，影响前飞性能

由于采用上下两副旋翼，增加了直升机的垂向尺寸，两副旋翼的桨毂和操纵机构均暴露在机身外。两副旋翼的间距与旋翼直径成一定的比例，以保证飞行中上下旋翼由于操纵和阵风 引起的极限挥舞不会相碰。两旋翼间的非流线不规则的桨毂和操纵系统部分增加了直升机的废阻面积，因而，共轴式直升机的废阻功率一般来说大于单旋翼带尾桨直升机的废阻功率。

上下桨盘之间气动干扰导致额外损失功率

共轴式直升机在各种飞行状态下均不同程度地存在着气动干扰，表现为上旋翼对下旋翼的下洗流的影响以及下旋翼对上旋翼的流态的影响。由于上下旋翼的诱导速度不同，上下旋翼的气动特性也不同。表现在当上下旋翼的升力相同时，上下旋翼的扭矩不同；上下旋翼的扭矩相同时，上下旋翼的升力不同。并且上下旋翼的拉力系数和阻力系数以及上下旋翼的扭矩均随飞行状态和飞行速度而变化。

小结

由于操纵系统部分和上下旋翼桨毂这些非流线形状部件的数量和体积大于单旋翼直升机并暴露在气流中，因而共轴式直升机的废阻面积大于单旋翼直升机。

共轴式直升机在悬停、中低速飞行时的需用功率小于单旋翼直升机，随速度增加，需用功率逐渐增大至大于单旋翼直升机，这一特性决定了共轴式直升机有较大的实用升限、较大的爬升速度、更大的续航时间。而单旋翼直升机则有较大的平飞速度、较大的巡航速度和飞行范围。由于共轴式直升机具有特殊的操纵系统构件，两旋翼必须保持一定的间距，因此要将废阻面积降低到单旋翼直升机的水平很困难。

02

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Мi-8/17，Mi-171A2，Ka-32A11BC机型介绍

下表是三款直升机各项参数，希望各位结合上文中的介绍进行对比分析。

机型名称

Мi-8/17

Mi-171A2

Ka-32A11BC

性能特征

最大速度

250KM/h

280KM/h

260KM/h

巡航速度

230KM/h

260KM/h

200KM/h

巡航速度（发动机最大连续功率）

245KM/h

续航里程

610KM

800KM

650KM

实用升限

6000m

6000m

5000m

悬停升限

3980m

4000m

重量

最大起飞重量

13000KG

13000KG

11000KG

外吊挂最大起飞重量

13000KG

13500KG

12700KG

最大容许载重（内载）

4000KG

4000KG

3700KG

最大容许载重（外吊挂）

4000KG

5000KG

5000KG

发动机型号

TV3-117VM

VK-2500PS-03

TV3-117VMA

起飞功率

2200hp

2400hp

2200hp

应急功率

2200hp

2700hp

2400hp

机舱尺寸

长

5.34m

6.36m

4.52m

宽

2.34m

2.34m

1.3m

高

1.8m

1.8m

1.24m

容积

27m³

23m³

7.3m³

容纳能力

机组人员

3人

1-2人

1-2人

乘客

26人

24人

13人

运行温度区间

‘-50°С/ +’50°С

Мi-8/17

Mi-8/17系列由Mil莫斯科直升机厂设计，是俄罗斯直升机工业历史上最成功的系列。Mi-8/17系列直升机以其先进的飞行能力、高度的可靠性和适应性、广泛的气候条件(-50 - +50摄氏度)和易于操作和维护，赢得了全世界直升机操作员的尊敬和赞赏。Mi-8/17拥有不断扩大的作战能力，这要归功于俄罗斯直升机正在进行的升级计划。直升飞机可以配备各种额外设备来执行各种任务。

Mi-8/17的基本型号是货运直升机，它可以在客舱内或外部吊索上运送多达4,000公斤各种货物。

客用型：最多可载26名乘客。直升机拥有低水平的噪音和振动，配备舱室气候控制系统，并有符合最新安全标准的紧急出口。一切都是为了确保乘客在飞行中的舒适和安全。

VIP型：设计容纳7-14名乘客，提高了舒适度。直升机的内部可以依据客户的需求进行定制。这架直升机拥有同级中最大的舱室，非常适合豪华级设备。VIP机型可根据客户需求配备娱乐系统、卫星链路、专用通信设备。

搜救型：可以在任何天气条件下24小时进行搜救行动。直升机配备有特殊设备，包括探照灯、绞车、扬声器和无线电定位系统，世界很多国家的紧急情况部门都在使用这种机型。

Mi-8/17飞行医院：旨在为偏远和难以进入的地区提供医疗援助。在前往医院的途中，船上的特殊设备为病人提供生命支持和急救。机舱内使用的特殊被单可快速消毒，达到较高的医疗标准。

消防型：设计目的是利用外部吊索上的直升机吊桶来处理火灾，吊索可以运送多达4,000升水，并以准确瞄准目标燃烧区域。直升飞机也能运送消防人员和特殊设备到消防区域。

Mi-8/17直升机在乌兰乌德航空工厂和喀山直升机公司生产，这两家公司都是俄罗斯直升机公司。到目前为止，已经生产了12,000多架Mi-8/17型直升机，创下了世界上任何地方双发直升机的最高纪录。它们已被供应到全球100多个国家，总飞行时间约为1亿小时。

目前正在生产的型号有:Mi-8AMT、Mi-8MTV-1、Mi-171、Mi-171A1、Mi-172。

Mi-171A2

Mi-171A2是在世界知名的Mi-8 / Mi-17直升机的基础上全面现代化升级的机型。在开发Mi-171A2时，目标是降低直升机的运行成本，提高其综合性能，使其符合适用于民用飞机的现代适航标准。

与基础机型相比，Mi-171A2有80多项设计变更。直升机由使用全权数字发动机控制（FADEC）系统的VK-2500PS-03发动机（安装在Mi-28武装直升机上的发动机的民用版本）驱动。由于发动机功率增加，主减速器性能也相应进行提高。据报道与Mi-8/17相比，Mi-171A2的巡航速度与最高速度指标增加了10％，有效载荷增加了25％。

大量采用先进的电子设备，采用数据显示指示的数字导航系统，可将机组成员减至两人。将直升机使用与健康监控系统（HUMS）引入该型直升机航空电子设备，提高了直升机的安全性，并可以减少维护时间。

与Mi-8 / Mi-17直升机相比，新型旋翼系统是Mi-171A2最重要的特征之一。直升机配备了更高效的X形尾桨和一个新设计的主旋翼，具有改进的空气动力学设计的全复合叶片，主旋翼升力的增加700公斤以上，从而提高了整个飞行范围和技术性能。同时对机身进行了改造升级。

Mi-171A2的第一架原型机在2014年初进行飞行测试。目前在乌兰乌德航空工厂投入量产。

Ka-32A11BC

Ka-32A11BC多用途直升飞机是公认的同级领导者。主要设计用于特殊的搜索和救援行动，建造高层结构，在机身内部或外部吊索上运输货物，伐木，医疗救护和复杂的灭火任务，以及巡逻和在执法行动期间空中支持。

Ka-32A11BC的主要特点:

共轴式设计和没有尾桨意味着它是紧凑的，高功率，高度机动和易操纵。

高负载能力-它可以携带多达5吨的外部吊索。

它配备了最新的航空电子系统。

它非常经济——操作成本低，使用寿命延长3.2万飞行小时。

Ka-32A11BC可以在人口密集的城市地区高效运行，难以进入山区和森林地区，也可以在小型船只、钻井平台和未准备的难以进入的地点着陆。由一名飞行员操作，机舱可以安装额外的特定任务设备。

Ka-32A11BC符合FAR-29、AP-29要求，并通过EASA认证。它在奥地利、阿塞拜疆、巴西、加拿大、中国、印度尼西亚、日本、哈萨克斯坦、葡萄牙、俄罗斯、韩国、西班牙和瑞士都有成功的运营经验。

灭火型Ka-32A11BC直升机拥有超过40种不同的消防设备选项，包括吊桶和水箱系统，以及用于水平灭火的水炮。它可以扑灭浓烟、高层建筑上层以及石油和天然气工业设施的火灾。Ka-32A11BC被专家认为是世界上最好的灭火直升机之一，是全球直升机灭火行动的象征，由于具有较好的悬停稳定性和垂直起降性能，加之配备专业的消防设备，使其消防性能得到广泛认可。

Ka-32A11BC在复杂的建筑工程中是必不可少的，由于没有尾桨，以及精确的悬停能力，良好的机动性和承载能力，可以为高层建筑提供吊装服务。

搜索和救援型Ka-32A11BC，从海军舰载机Ka-27PS上继承了最好的特点，这是其设计的基础。它能在非常潮湿的环境下工作，并对恶劣的海洋环境表现出很强的适应能力。Ka-32A11BC的特殊设计使其能够在高湍流和暴风雨条件下飞行，使其非常适合在危急情况下进行搜救行动。

Ka-32A11BC医疗救护型可配备由最新重症监护设备组成的医疗模块。正因为如此，运送病人或伤员时，可在飞机上可以进行复苏和生命支持。

在支援警察和特种部队方面，Ka-32A11BC型可配备现代化监视设备、跟踪和扬声器通信，并可用于运输登陆部队。其高精度的悬停能力和机动性使其在城市环境中更加有效。

总结：

直升机设计是一个取舍和不断完善的过程，选择机型则要看具体任务，利用各个机型的特点和长处。作为行业从业者，应该有相应的专业知识，为决策层提供最客观的建议。