薄荷女生
直升机旋翼在旋转时会产生扭矩，使机体与旋翼同向旋转，为了克服这种扭矩，通常在飞机尾翼上增加一个副旋翼装置（即尾桨），从而达到让飞机平稳飞行的目的。但是裸露在外的副旋翼有增加噪声以及安全风险等缺点，人们又设计出不使用副旋翼装置的直升机，即题目中所说的无尾桨直升机。无尾桨直升机主要有以下三种旋翼布局：第一、共轴双桨式，代表机型为俄罗斯卡莫夫设计局设计的“卡”系列直升机，比如卡-52武装直升机；第二、纵列双桨/并列双桨/串列双桨式，代表机型为美国波音公司的CH-47“支奴干”运输直升机和美国卡曼的K-Max型直升机；第三、尾翼喷气式，代表机型为美国麦道公司的MD520N型直升机。下面我们分别来了解上述三种无尾桨直升机的详细原理。下图为澳大利亚陆军装备的CH-47“支奴干”运输直升机。
共轴双桨式旋翼布局直升机
我们可以以这样的方式来说明共轴双桨直升机抵抗旋翼扭矩的原理：在纸上画出一个同心圆，大圆圈表示直升机的旋翼，小圆圈表示机体，当旋翼高速正向旋转（顺时针）时所产生的扭矩会带动机体发生同向旋转，所以我们在两圆圈上标注顺时针方向的箭头。为了克服这股扭矩，我们在同心圆外面再化一个圆圈将同心圆包裹起来，假设这个圆圈是另外增加的一组主旋翼，并想像其旋转方向为逆时针，为其标注上反向箭头。在一个传动轴上两组反向旋转的旋翼便产生相互抵消扭矩的力，扭矩得到平衡，机体就不会发生旋转了，这就是共轴双桨式旋翼布局的无尾桨直升机抵抗旋翼扭矩的原理。下图为俄罗斯陆军装备的K-52共轴双桨武装直升机。
纵列双桨式/并列双桨/串列双桨式旋翼布局直升机
纵列双桨式/并列双桨式/串列双桨式直升机的抗扭矩原理与共轴双桨式基本相同，区别在于两组旋翼分别设置在不同的机体上，使用各自的传动轴。先说说纵列双桨式吧，两组旋翼系统纵向安装在机头（一号机组）和机尾（二号机组），一号机组旋翼正向旋转，二号机组反向旋转，从而起到抵消相对机组产生的扭矩的作用。而并列双桨式的结构则相对复杂，两个旋翼机组并列设置在飞机机顶，旋转方式为反向交替旋转，作用与纵列双桨式一样。为了防止两组旋翼反向旋转时发生相互干扰，要求发动机控制系统必须能精准控制两组旋翼同步旋转，倘若其中一组旋翼系统发生故障导致转速不同步或停转，那么两组相互交叉的旋翼便会“打架”，最后导致飞机坠毁，因此并列双桨式运用并不广泛。下图为卡曼并列双桨式直升机。
尾翼喷气式旋翼布局直升机
这种机型的抗扭矩装置工作原理与传统尾桨副旋翼抗扭矩原理是一样的，区别在于将尾桨副旋翼换成了喷气装置，即在尾梁右下侧切开一条0.85厘米宽的缝隙以及尾梁末端装的一个喷气舵来提供平衡旋翼扭矩所需的侧力和控制偏航运动。当喷气舵向外喷射高速气流时机尾便获得推力，这股推力足以抵消旋翼产生的扭转力矩，达到使机身稳定的效果。这就是尾翼喷气式无尾桨直升机的抗旋翼扭矩的原理。下图为尾翼喷气式旋翼布局的麦道直升机，红色箭头指示的位置是喷气舵气流喷口。
文章最后我们要来聊一聊题外话，即不管是传统尾桨直升机还是无尾桨直升机，受主旋翼转速的物理性制约，直升机的飞行速度始终无法突破480公里/小时。为了解决这个问题，美国人研发出了集直升机和固定翼飞机优点于一身的V-22“鱼鹰”倾转旋翼飞机，它既能像直升机那样垂直起降和空中悬停，也能像固定翼飞机那样高速飞行，最高飞行速度为510公里/小时，空载极限飞行速度达600公里/小时。由于V-22既不属于直升机也不属于固定翼飞机，固其无尾桨的“倾转旋翼”式旋翼布局飞机不在我们话题中的重点讨论范围。下图为美国海军陆战队装备的V-22“鱼鹰”飞机。
兵器知识谱
直升机通过旋翼来挺供升力，而旋翼在旋转的时候会对机身产生扭矩，如果只有主旋翼那么机身会跟随旋翼一起旋转，而要克服主旋翼的扭矩，现在有两种方法，那就是有两个主旋翼按相反方向旋转，这样可以直接克服旋翼的扭矩。而另一种方法则是只有一副主旋翼，但是在机尾的地方增加一个测吹的尾桨克服主旋翼的扭矩，不过这个测吹的尾桨所做的功是浪费的。
而无尾桨直升机目前也有两种，第一种是同轴反转的主旋翼，这方面的代表主要是苏联/时期制造的卡-52直升机与卡-25直升机。这样做的好处在于可以不用增加测吹的尾桨，这样的布局好处在于缩小直升机的外廓尺寸，使得机体结构更为紧凑，并且在低空贴地飞行时更安全，不过由于是同轴反转，所以这两幅旋翼之间的距离不能太小，不然在做一些机动动作时两副桨叶可能会打到一起，所以这种直升机的高度会更高，虽然陆航可以忽略这一个问题，但是海航搭载到军舰上时就不得不考虑机库高度的问题
另一种是错开旋桨的位置，这样有也有两种方式，一种是纵列式双旋翼直升机，另一种是横列式双翼直升机，这样的布局目前主要是用于运输机为主最为著名的直升机分别是美国CH-47支努干运输直升机，不过纵列式双旋翼机目前就只有MV-22倾转旋翼机使用，这种双旋翼直升机最大的好处就在于能够在一些复杂的地形做出许多意想不到的空中体位，而且纵列分布双旋翼飞机一般机体空间都比较大，所以这一种布局既方便运输也方便救援。
在十字路口等等你
要克服扭矩，要么用对转双桨，要么用尾桨/喷气产生反向扭矩。既然不让用尾桨，那么就剩以下几种：
图一图二共轴双桨
图三图四并列双桨
图五串列双桨
图六导向气流/尾部喷气
味冷
科普性的答案已经有了两个，我针对无尾桨技术（NOTAR® TECHNOLOGY）讲点专业性的概念与诸君共赏。
[无尾桨技术为麦克唐纳·道格拉斯（简称麦道）公司的专利，该专利是通过收购休斯直升机公司获得]
注：有答案提到了纵列式、共轴、横列式等没有尾桨直升机，但是“无尾桨”实际上特指一类特定的直升机系统——No Tail Rotor；NOTAR，下面是详细说明。
无尾桨反扭矩系统最大的特点就是消除了单旋翼带尾桨由于尾桨存在而带来的一系列复杂机械缺陷，包括——长长的传动轴、悬挂轴承、中间减速箱和90°转向减速箱等机械部件。充分利用直升机与生俱来气动特点的无尾桨系统被认为更加安全且安静。
# 工作原理
说白了，其实无尾桨技术的原理还是相对简单的——尾梁中，靠近旋翼下方有一个进气口，进气口下安装了一台可变桨距的风扇，风扇转动之后能将大量的旋翼尾流引入尾梁然后从尾梁上的两条缝中流出，流出的气体会遵循康达效应（Coanda Effect，康达效应有些地方也叫做附壁效应，最直观的一种现象就是你可以想象锅子边上一滴水往锅外滑落，水珠一般会贴着锅底往下滑，而很少会直接落下），缝中气流因为康达效应绕尾梁流动之后的最终效果就是产生了一个侧向力，这个侧向力会抵消掉大约60%的反扭矩。剩余的反扭矩和直升机的偏航控制就是靠尾梁最末端的直接喷气装置来实现的，也就是图中的“Residual Airflow”那里的装置，也就是下图中的5处，下图中6就是旋翼尾流，8就是由于康达效应产生的侧向力。
上述是悬停时候，前飞时候，无尾桨直升机的反扭矩一般是通过垂尾襟翼差动产生的力矩来实现平衡的，不过航向控制还是需要尾梁末端的直接喷气装置来实现。
无尾桨系统的优点：
更安全——毕竟没有一个大大的尾桨了，对地面人员的安全性肯定更好了
更安静——据称内置风扇的噪音比开放式尾桨要降低一半左右
减少了飞行员的负担——据称该系统操纵负担更小，毕竟不存在机械传动了
降低了直升机的振动水平——尾桨也是直升机振动源之一，少了个尾桨之后，振动水平减少也在情理之中
旋翼飞行器
为了克服旋桨扭矩引发的不平衡，古今中外的设计师有过各种设计构思。
尾桨是常用的，但是尾桨增加了机身长度，桨叶也比较啰嗦，容易打人，容易损坏，操控也不灵活。
所以就有很多不用尾桨的，
列数一下，
有，函道桨，代替桨片的。劲大，短，内置不伤人。
有函道尾推矢量的，是个朝后的桨，罩个矢量函道，速度很高也简单。
有内喷气的，把发动机排气管作为尾部平衡扭矩。
有横列双旋翼，
纵列双旋翼，
对轴双旋翼，
共轴双旋翼，
共轴双旋顶桨+共轴双旋尾推桨，
其中共轴硬双旋顶+共轴双旋尾推，速度最快。平衡操控最好。
星辉650
在我们常见的直升机中，大多数直升机都是传统的单旋翼带尾桨结构设计，当然我们直到现在已经出现的所有直升机中除了这种最常见的单旋翼带尾桨结构外，还有很多不同结构类型的直升机。而传统的单旋翼带尾桨的直升机虽然前后有两幅不同大小的旋翼，但是从两幅不同桨叶的作用来说还是有很大不同的，首先机身顶部的主旋翼既起着提供升力的作用的同时，通过人为控制偏转直升机桨叶角度还可以提供向前的推力，所以直升机之所以能够垂直起降和高速飞行俄动力就来自机身顶部的主旋翼。那机身尾部的尾桨又是干什么的呢？
其实传统的单旋翼带尾桨的直升机虽然机身顶部的主旋翼可以提供直升机飞行所需要的升力和前进推力，但是在主旋翼高速转动的过程中会产生一个和主旋翼旋转方向相反的反向扭力，如果不能很好的控制这股扭力那直升机就不能认为的控制前进飞行，所以就需要在机身尾部设置一个尾桨来提供反向推力用以抵消主旋翼在高速旋转的过程中产生的反向扭力，并且通过尾桨产生的横向推力和主旋翼产生的反向扭力大大小来控制直升机机体的方向。所以在这种传统单旋翼带尾桨结构的直升机中尾桨虽然用途单一，但是其重要性却是很重要的，比如我们在电影《黑鹰坠落》中看到黑鹰直升机被敌方的毒刺导弹击中尾桨后迅速坠毁，就是因为没有尾桨提供的反向控制力直升机失去了控制力所以坠毁的，而直升机主旋翼失去动力后还可以通过自旋的方式着陆，所以更显得尾桨的重要性。 
而且随着直升机的级别越来越大后，这种单旋翼带尾桨的常规布局的直升机的尾桨会产生很多缺点，首先就是尾桨因为要提供相当一定量的横向推力，所以尾桨要不提高转速要不增大桨叶尺寸，但是转速上升的话，桨叶的桨尖会超过音速产生很大的噪音这对直升机的隐身性不利，而增大桨叶的尺寸会产生桨叶剐蹭的问题，直升机在强风或者狭窄空间停靠时会发生尾桨蹭地而翻倒，或者尾桨剐蹭到电线、树枝后出现坠毁的危险。而且随着单旋翼直升机中整机最大起飞重量全部由主旋翼提供，但是主旋翼所产生的升力主要有桨叶的数量和长度来决定，在桨叶长度不能一味太长的情况下只能通过增加桨叶的数量太提高升力了，同样桨叶的数量在增大到8片后就不能再增加的情况下，为了继续设计制造起飞重量更大的直升机，就出现了比如俄罗斯卡27系列的共轴双旋翼和美国支努干这种纵列双旋翼和曾经昙花一现的苏联的米12这种横列双旋翼的直升机，当然现在为了提高直升机的最大飞行速度还出现了各种类型的直升机。 
但是最常见的单旋翼带尾桨的常规布局中还是凭借着技术简单成熟成为了主流设计布局，但是这种常规布局还是有很多缺点，最大的缺点就是在尾桨失效的情况下，由于为了提高尾桨的操作力矩所以尾桨布置的都是距离主旋翼特别远，但是这么做无疑中增加了从主减速箱到尾桨这一段的传动距离和复杂性和增加了直升机尾梁的重量，更容易出现尾桨失效的致命问题。再加之由于尾桨虽然有常见的外露的尾桨和我国直9这种涵道尾桨（虽然涵道尾桨的外壳能够更好的保护尾桨不被外力破坏和尾桨能够更好的盖住尾桨桨叶的噪音，但是涵道尾桨的外壳无疑增加了直升机尾梁的重量，所以只能出现在轻、中型直升机上，这也是为什么大型直升机不见涵道尾桨的原因所在）。但是传统的尾桨还是增加了直升机的噪音和机械复杂性，而且这个用途单一的尾桨要消耗直升机动力输出的20%左右，所以采用何种办法来消除尾桨也是后来出现共轴双旋翼、横/纵列直升机的原因之一。 
虽然消除直升机的反扭力的方法很多，但是传统的常规布局直升机相比其他类型的直升机还是有着结构简单、可靠等优点，除了这个不省事的尾桨有些许缺点存在的情况下，美国的麦道在被波音兼并前的众多创新中，就有如何在常规气动布局的直升机中消除传统的尾桨所带来机械结构复杂和噪音、安全性等问题的解决方案，而这个解决方案就是NOTAR系统（中文意思就是无尾桨系统），其作用就是替代传统的尾桨在完成控制直升机的稳定性外还能够消除传统的桨叶所伴随的噪音和安全性不高的问题。这套所谓的无尾桨系统其原理就是用发动机产生的高压空气和主旋翼下洗气流的有利交互作用形成反扭力来实现直升机的稳定控制。主旋翼产生的气流从尾撑两侧两侧高速流过时，由于尾梁较为粗壮，有直升机发动机产生的高压空气的这侧的旋翼下洗气流在气流射流的效应下流速更快（有点类似于客机的机翼的原理），流速更快的一侧气压更低所以尾梁两侧就形成了压力差，借助这股压力差同样可以实现传统的尾桨所提供的推力或者拉力。而尾部设置的可控的喷气舵在高压空气的作用下，通过控制喷气舵的偏转角度来实现直升机的方向操纵飞行能力，这种无尾桨的结构最大的好处就是噪音比传统的外露的桨叶和涵道风扇尾桨更低，而且由于都是利用气流控制，没有机械结构所以震动更低，所以在噪音和安全性上表现是最好的，而且由于直接采用喷气控制的方式所以其操纵效率更高。 
不过其从上世纪90年代中期出现到现在只出现在麦道研制的轻型直升机和波音兼并麦道后研制的衍生型号上，其他直升机上并没有见到这种结构出现，可能是专利的问题。当然可能也有其他原因存在。不过这种无尾桨系统的出现对于提高常规结构直升机的安全性和降低噪音还是起到了很多的帮助。 
魑魅涅磐
但是空气舵在蹬舵的时候会有一定的时滞！
亚历山大殷
流体力学最有潜力可挖。
