Впервые прототип вертолета появился в Китае, примерно в 400-х годах нашего столетия. Он представлял собой палочку с небольшим пропеллером. Для того чтобы полетела конструкция необходимо было зажать в ладонях палочку и несильно ее крутануть. В итоге игрушка взмывала в воздух, но держалась недолго, быстро падала.
Позднее в 1475 году известный художник из Италии Леонардо да Винчи нарисовал рисунок, который был связан с замыслом создания вертолета. На картине изображался проект аппарата, способно взмывать вверх в вертикальном положении при помощи пропеллера, который начинал работать благодаря человеку, его силе мускулов. Конечно Леонардо не создатель первого вертолета, то его рисунок нельзя оставить без внимания.
Первые шаги к созданию современного аппарата
Предшественником вертолета стала аэродинамическая машина, изобретенная Ломоносовым в 1745 году. Ученый построил и испытал изобретение сам. В модели Ломоносова можно узнать множество основных элементов современного летательного аппарата. В следующий раз к идее создать вертолет вернулись только в 19 веке в 1875 г. Бьенвеню и Лонуа (ученые из Франции). Параллельно с ними разработкой вертолета занималось множество инженеров, в результате чего родилось множество разнообразных проектов. Больше всего отличились: Форланини, Пено, д’Амекур, Кэйли.
Разработки 20-ого столетия
В начале 20-ого века еще одному французу удалось вписать свое имя в список создателей летательного аппарата. М. Леже сумел разработать вертолет с 2-мя винтами, вращающимися противоположно друг другу, запускающихся электродвигателем. Изделию удавалось на небольшой промежуток времени отрываться от поверхности. Это первая в мире действующая модель вертолета.
В СССР первый вертолет был продемонстрирован Б. Н. Юрьевым на выставке в 1912 году. Летательное средство ученика профессора Жуковского было очень высоко оценено – создателю была вручена золотая медаль. В этом вертолете впервые был использован автомат перекоса винтовых лопастей, применяемый до сегодняшнего дня. Летательный аппарат способный перемещаться в горизонтальном, а не только в вертикальном направлении был построен инженером из Аргентины Раулем Патерасом Пескара.
Первый вертолет пролетел 736 метров. Этот рекорд был побит итальянской машиной конструктора д’Асканио в 1930 году. Итальянец первым создал вертолет, сумевший пролететь более одного километра. Помимо них многие ученые предпринимали попытки создавать вертолеты, поэтому с каждым новым проектом летательное средство становилось все лучше и лучше.
Первый вертолет Сикорского взмыл в небо только в 1939 году 14 сентября. Первые аппараты были построены Игорем в 1908 и 1909 годах, но они были маломощными и не способными поднять пилота, поэтому Сикорский к ним потерял интерес и начал заниматься аэропланами. Серийное отечественное производство
Первый серийный вертолет СССР был выпущен в 1950 году, носил название Ми-1. Его разработкой занимались Миль и Байкалов. Испытательные полеты совершались на поступательной скорости.
Достоинства вертолетов
Преимущества винтокрылых машин видны налицо. Они намного маневреннее и компактнее самолетов, способны пролететь там, где другим аппаратам не под силу. Вертолеты применяются во многих сферах нашей жизни, но самое масштабное они получили в вооруженных силах. Известно немало фактов, говорящих о том, что сначала летательное средство было разработано для армии, а потом его стали применять в мирных целях.
Как показывает история, авторство многих важнейших изобретений не так легко или вообще невозможно установить. Ведь одинаковые идеи могут возникнуть у людей, которых разделяют века или тысячи километров. Сказанное верно и в отношении вопроса о том, кто изобрел первый вертолет, так как известно о многих талантливых ученых, инженерах и конструкторах, которые предлагали различные концепции создания летательных аппаратов с вертикальным взлетом.
Предыстория
Точно сказать, в каком году изобрели вертолет, достаточно сложно, так как трудно определить точку отсчета. Если говорить об идее устройства, поднимающегося вертикально верх благодаря вращающемуся винту, то самому древнему письменному упоминанию подобного предмета более Он представлял собой небольшую детскую игрушку в виде палочки с винтом на конце, которую зажимали между ладонями, придавали вращение и отпускали, после чего она ненадолго взмывала вверх. Никакого практического применения этому изобретению тогда не было найдено, и о нем надолго забыли.
Леонардо да Винчи
Хотя имя величайшего гения эпохи Возрождения не фигурирует в числе тех, кого принято называть при ответе на вопрос о том, кто изобрел вертолет, на одном из чертежей, сделанных его рукой в 1475 году, присутствует летательный аппарат с огромным винтом. Леонардо предполагал, что такой механизм должен был взлететь вертикально вверх, если его пропеллер привести в движение, используя мускульную силу пилота.
М. Ломоносов
Через 270 лет механизм, который с натяжкой можно назвать прообразом мини-вертолета, был изобретен в России. Его автором стал Михаил Ломоносов, который решил создать аппарат, способный поднимать на большую высоту термометры и другие приборы, необходимые для проведения метеорологических исследований. Известно, что была даже изготовлена модель, запускаемая от пружинного механизма, однако ее испытания не были успешны. Как бы то ни было, хотя нет никаких оснований считать, что первым изобрел вертолет М. Ломоносов, придуманный им принцип погашения реактивного момента на винтокрылых машинах применяется до сих пор и считается общепризнанной классикой.
Первый вертикальный полет
В 1860 году во Франции Г. Понтон д’Амекур создал аэронеф, который имел два соосных винта и был снабжен паровым двигателем. Его испытания не были успешны, и машина так и не смогла совершить вертикальный подъем, как надеялся ее изобретатель.
Ситуация изменилась с появлением бензиновых двигателей, которые были более мощными и весили меньше паровых. 29 сентября 1907 года состоялся первый в истории вертикальный полет. Его совершил беспилотный аппарат Gyroplane, построенный Луи и Жаком Бреге при теоретической поддержке профессора Ш. Рише. Он продлился менее минуты. При этом машина смогла оторваться от земли только на 50 см. Несмотря на успех, большинство специалистов считают, что при ответе на вопрос о том, кто изобрел вертолет, нельзя называть имена создателей Gyroplane, так как его полет не был управляемым, а сам аппарат на момент подъема был на привязи.
Первый пилотируемый полет
В 1907 году француз Поль Корню стал первым, кто изобрел вертолет, который поднял своего создателя в воздух. Машина находилась в полете всего 2 секунды и достигла высоты 50 см. При этом Корню пытался управлять аппаратом, однако нельзя сказать, что это ему удалось.
Дальнейшая история изобретения вертолета
В течение нескольких лет конструкторам и инженерам не удавалось разрешить проблему управления такими летательными аппаратами. Перелом произошел в 1911 году, когда Б. Н. Юрьев стал тем, кто изобрел вертолет с рулевым винтом. Механизм последнего используется в сфере строительства летательных аппаратов и по сей день.
В 1922 году профессор Г. Ботезат, который после революции эмигрировал из России в США, построил по заказу американской армии первый в мире устойчиво управляемый вертолет. Однако, поднявшись в воздух на высоту 5 м, он смог находиться в полете лишь несколько минут.
Успехи в сфере вертолетостроения
В последующие годы было поставлено несколько рекордов по продолжительности и дальности полетов. Среди них можно отметить:
- рекорд аргентинца Рауля Патераса Пескары, преодолевшего на вертолете собственной конструкции дистанцию в 736 м;
- самый длительный на тот момент (1924 год) полет продолжительностью 7 мин 40 с, совершенный французом Э. Эмишеном;
- рекорд итальянского вертолета д’Асканио, преодолевшего расстояние свыше 1 км в 1930 году;
- рекорд скорости (100 км/ч), установленный в 1935 году летательный аппаратом Gyroplane.
Кто изобрел первый вертолет в мире?
Считается, что в ответ на этот вопрос следует называть имя ученого-авиаконструктора Игоря Ивановича Сикорского. Задолго до изобретения своего главного творения — первого в мире серийного вертолета — он создал самые передовые на тот момент 4-моторный самолет «Русский витязь». Кроме того, ему принадлежит также первенство в вопросе проектирования трансатлантических гидропланов.
Еще в 1931 году Сикорский запатентовал проект летательной машины, конструкция которой принципиально мало чем отличалась от моделей вертолета, используемых сегодня. В частности, он предложил использовать 2 пропеллера: главный - на крыше и вспомогательный — на хвосте.
Первый экспериментальный вертолет Сикорского — VS-300, управляемый им самим, поднялся в небо в сентябре 1939 года. Он представлял собой стальную трубу большого диаметра с открытой кабиной для пилота. Летательный аппарат имел мощность в 65 л. с. и был оснащен двигателем Lycoming, вращающим 3-лопастный главный ротор.
Дальнейшие успехи Сикорского
В середине весны 1941 года авиаконструктор устроил презентацию первого в мире вертолета-амфибии на поплавковом шасси, являющегося модификацией уже знаменитого на тот момент летательного аппарата VS-300. Винтокрылая машина совершила взлет с поверхности воды и успешно приземлилась на сушу. Продолжительность его полета составила 1 час 35 минут, а скорость достигала 100 км в час.
Впоследствии авиаконструктор создал вертолеты 18 типов, которые стали выпускаться серийно. Кроме того, им были сконструированы турбинные модели, амфибии с убирающимися шасси, а также так называемые летающие краны. На вертолетах, созданных Сикорским, были осуществлены трансантлантический и транстихоокеанский перелеты с дозаправкой в воздухе. Еги машины применялись для самых разнообразных целей. Свою карьеру перед уходом на пенсию Сикорский завершил созданием вертолета S-58, по праву считающимся лучшим вертолетом 1-го поколения.
Теперь вы знаете, почему принято считать, что Игорь Сикорский изобрел первый вертолет. При этом нельзя умалять заслуги и других инженеров и конструкторов, которые посвятили многие годы своей жизни созданию и усовершенствованию винтокрылых летательных аппаратов.
Летательный аппарат, способный взлетать и садиться прямо по вертикали, перемещаться вперед, назад и вбок, а также зависать в воздухе, — эту непростую задачу пыталось решить несколько поколений конструкторов. В1907 г. француз Поль Корню совершил первый «свободный» полет на вертолете. Его соотечественник Луи Бреге несколькими неделями раньше еще вынужден был страховать свой «Жироплан №1» канатами с земли.
Первые успехи
Вертолет Корню, «летающий велосипед» с двумя двухлопаспйгми винтами, размещенными по обеим сторонам конструкции, поднялся в воздух всего лишь на несколько сантиметров и через несколько секунд рассыпался на куски. Гораздо прочнее оказался летательный аппарат испанца Хуана де ла Сиерва, так называемый «автожир» 1923 г.. чья подъемная сила создавалась большим роторным винтом сверху, вращающимся под действием набегающего потока воздуха. Горизонтальную же скорость аппарату обеспечивал пропеллер, установленный впереди. В1928 г. Сиерва перелетел на своем аппарате пролив Ла-Манш.
Решающий прорыв
Лишь к концу 1930-х гг. появляется привычная нам машина с большим центральным пропеллером и дополнительным винтом в хвостовой части. Движение винта, создающего подъемную силу, одновременно создает вращательный момент, стремящийся закрутить вертолет в обратном направлении. В 1936 г. немецкий инженер Генрих Фокке установил для стабилизации два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях на одной оси. Игорь Сикорский, русский авиаконструктор, эмигрировавший в США, обошелся с той же целью одним винтом в хвостовой части. Его модель, оснащенная также автоматом перекоса, повышавшим маневренность, стала решающим прорывом в истории вертолетостроения.
- 1490 г.: Леонардо да Винчи создал чертеж летательного аппарата с вертикальным взлетом.
- 1924 г.: Пабло Пескара сконструировал вертолет, сумевший 10 минут парить в воздухе на высоте 3 м.
- 19бЗ г.: фирма Хаукер-Сиддели сконструировала «Хариер» — первый истребитель с вертикальным взлетом.
«! Сегодня мы расскажем краткую историю изобретения вертолета.
Итак, как вы уже наверняка знаете, что первый эскиз вертолета с кратким описанием сделал в 1489 г. Леонардо да Винчи (читай ). Его вертолет приводился в движение мускульной силой. Ученые долго считали, что летательный аппарат невозможно привести в движение мускульной силой. Но не так давно был построен такой вертолет. Он смог взлететь и летать.
Триста лет спустя после Леонардо Михаил Васильевич Ломоносов построил первую модель вертолета. Она состояла из фюзеляжа и двух винтов, вращавшихся в разные стороны. Эта модель предназначалась для подъема термометров с целью измерения температуры воздуха в верхних слоях атмосферы. Двигателем служила часовая пружина.
В 1784 г. французские изобретатели Лоннуа и Бьенвеню использовали в своей модели вертолета силу упругости сжатого лука. Вес их модели составлял около 80 г.
В 1863 году француз Г. де Ланде издал книгу, в которой излагал проект аппарата под названием «аэронеф». У «аэронефа» были крылья, тянущий винт и вертикальные мачты, на которых располагались подъемные винты. Из проекта де Ланде изобретатели в дальнейшем многое позаимствовали.
В 1869 г. русский изобретатель А. Н. Лодыгин обратился в Главное инженерное управление русской армии с проектом аппарата вертикального взлета с электрическим двигателем. Этот аппарат, названный изобретателем «электролет», предназначался для воздушной разведки и бомбардировки.
В 90-е годы XIX в. созданием вертолета начал заниматься H. Е. Жуковский вместе со своими учениками. Ученый считал, что за геликоптером всегда будет оставаться преимущество безопасного подъема и спуска.
И вот в 1907 году появился вертолет, который смог оторваться от земли. Его сконструировали французы, братья Л. и Ж. Бреге, совместно с профессором Ш. Рише.
Русский изобретатель И. И. Сикорский в 1901 г. еще в детстве построил модель своего первого вертолета с двигателем на резинке. Позже он создал большую модель с двумя пропеллерами, которая поднялась в воздух и летала в нескольких метрах над землей.
В 1903 г. Сикорский поступил в Российскую военно‑морскую академию в Петербурге, а в 1906-м продолжил изучение инженерного дела в Париже. В 1907 г. он возвратился в Киевский политехнический институт. Игорь Сикорский вернулся к своей идее летательного аппарата, который бы поднимался в воздух вертикально с помощью вращающегося пропеллера. Во время путешествия по Германии Сикорский производил в гостиничных номерах расчеты, необходимые для запуска вертолетного пропеллера диаметром 120 см. Благодаря финансовой поддержке сестры Сикорский возвратился в Париж для изучения аэродинамики и приобретения необходимых компонентов для создания своего первого вертолета.
В 1909 г. Сикорский вернулся в Киев с трехцилиндровым двигателем от мотоцикла «Анзани» мощностью 25 л. с. и на его основе создал вертолет с двумя одновременно вращающимися винтами. Конструкция была довольно неудобна для пилота, в кабине везде торчали провода, приводившие в движения лопасти пропеллера. Однако Сикорский добился главного: он решил проблему вибрации и продемонстрировал способность своей машины подняться в воздух посредством «роторных крыльев». По расчетам инженера, его вертолет мог подниматься в воздух с грузом в 140 кг.
Конструкция была еще очень несовершенна, и Сикорский отказался от своей первой модели. В октябре 1909 г. он вернулся в Париж для изучения уже имеющихся к тому времени моделей аэропланов (смотри ).
После приезда в Россию молодой изобретатель в феврале 1910-го использовал моторы для создания второй, вновь неудачной, модели вертолета. Маленький биплан «S-1» так и не взлетел. Биплан «S-2» и большая модель «S-3» смогли лишь ненадолго подняться в воздух. А модель «S-5» с мощностью двигателя 50 л. с. в мае 1911 г. не только поднялась в воздух, но и продемонстрировала свою способность летать. Игорю Сикорскому Российским Императорским аэроклубом была выдана лицензия на изобретение.
Особую роль в истории мирового вертолетостроения занимает работа в 1908–1914 гг. студента Московского технического училища Б. Н. Юрьева. В 1911 г. Юрьев разработал проект одновинтового вертолета с хвостовым рулевым винтом.
В 1912 г. вертолет Юрьева был выставлен на Международной выставке воздухоплавания в Москве. Работа была отмечена Малой золотой медалью.
Бурное развитие самолетостроения привело к тому, что конструкторы на время оставили вертолет без внимания. Лишь в 1923 г. испанец Пескара создал вертолет, который десять минут парил в воздухе на высоте трех метров и пролетел в общей сложности 300 м.
В 1924 г. француз Эмишен построил вертолет, который поднялся и пролетел на высоте полтора метра около 120 м. Управлял им сам Эмишен. Эта машина умела зависать в воздухе, разворачиваться на месте и лететь задним ходом.
Надежно действующий вертолет удалось создать группе сотрудников Центрального аэрогидродинамического института под руководством Юрьева. Он был одноместный с одним несущим и двумя рулевыми винтами. На нем была достигнута высота 605 м.
Свою детскую мечту И. Сикорскому удалось реализовать. В 1919 г. он эмигрировал в США, где создал свою фирму «Сикорский». В 1939 г. изобретатель создал свой первый вертолет S-46. Он отказался от полных расчетов машины и вносил изменения прямо в ходе испытаний. Испытания показали несовершенство конструкции.
После этого, произведя изменения конструкции, Сикорский в мае 1940 г. создал вертолет с тремя рулевыми винтами. Вертолет свободно перемещался в разные стороны, зависал неподвижно и разворачивался на месте, но при этом не летел вперед. После определения и устранения недостатка летные качества машины значительно улучшились.
В 1941 г. Сикорский получил военный заказ на вертолет, предназначенный для корректировки артиллерийского огня и связи. Во время полета S-47 продемонстрировал свои огромные возможности, перемещаясь в разные стороны, зависая на месте.
Сегодня вертолеты применяются в вооруженных силах для перевозки войск и грузов, огневой поддержки сухопутных войск, разведки, поиска и уничтожения подводных лодок. В народном хозяйстве вертолеты используются для перевозки пассажиров, грузов, уничтожения вредителей сельхозкультур, удобрения полей, монтажных работ.
Приобщитесь к вертолетостроению, узнайте
« «, « « «.
Во втором десятилетии ХХ века в истории винтокрылых летательных аппаратов начался новый этап. Изменился сам подход к проблеме: вертолет перестал считаться конкурентом самолета и начал рассматриваться как транспортное и военное средство, способное решать задачи, принципиально не выполнимые с помощью самолетов и воздушных шаров. Новому подъему интереса к вертолетостроению способствовали и многочисленные аварии, случавшиеся в те годы с самолетами. Вспомнили энтузиасты воздухоплавания и знаменитое высказывание Томаса Эдисона: «Пока самолет должен разбегаться, чтобы взлететь, он изобретен только наполовину».
Первый отрыв от земли в 1907— 1910 годах вертолетов Бреге, Корню, Райта, Инглиша, Уильямса и Берлинера с летчиками на борту доказал принципиальную возможность подъема в воздух посредством несущего винта. Следующей актуальной задачей стал управляемый полет, для реализации которого требовались специальные органы и горизонтальная тяга винта. Изобретатели вертолетов придумали немало различных средств управления: рулевые винты, управляемые поверхности, располагаемые в воздушном потоке, и даже догадались о возможности изменения общего и циклического шага несущего винта. Регулировка угла наклона лопастей позволяла обеспечить балансировку вертолета только с помощью основного винта без дополнительных громоздких агрегатов. Однако реализовать эффективный механизм управления общим, а уж тем более циклическим шагом было непросто. Для создания так называемого автомата перекоса потребовалось решить множество задач из области аэродинамики, механики, кинематики и теории прочности.
В 1912 году поднялся в воздух пилотируемый вертолет датчанина Якоба-Христиана Эллехаммера. Аппарат взлетной массой 350 кг имел двигатель мощностью 36 л. с. и два соосных несущих винта диаметром по шесть метров. Воздействуя на рычаги управления, пилот мог изменять общий и циклический шаг лопастей верхнего винта, то есть вертолет Эллехаммера впервые в истории был оснащен прообразом автомата перекоса. При помощи этого устройства обеспечивается продольно-поперечное регулирование на всех современных вертолетах.
В 1913 году оторвался от земли вертолет немца Отто Баумгартля. В этой модели угол лопастей соосных несущих винтов мог изменяться для регулирования величины подъемной силы и перехода на режим авторотации или дифференциально — для путевого управления. Вертолет Баумгартля, как и Эллехаммера, не летал свободно, а лишь «висел» на привязи. Осуществлять свободные поступательные перемещения тогда еще никто не отваживался.
Впервые полетать с поступательной скоростью удалось шотландцу Эммануилу Мумфорду. Шесть несущих винтов его аппарата приводились во вращение мотором в 40 л. с., масса превышала 700 кг. Шотландец зафиксировал валы несущих винтов с небольшим наклоном вперед. Осенью 1914 года вертолет «Мумфорд-2» прошел над водной гладью почти стометровую дистанцию на высоте около трех метров со скоростью 15 узлов (28 км/ч) и… упал. Органов управления на нем не было.
В том же году завершились успехом многолетние опыты бельгийца Анри Виллара на вертолете «Орнис-2», где реактивный момент несущего винта парировался хвостовым рулевым винтом. Подъемная сила едва превышала вес аппарата и летчика. Тем не менее 28 июня 1914 года Виллару впервые в истории удалось оторвать от земли аппарат одновинтовой схемы с хвостовым рулевым винтом. Начало Первой мировой войны прервало опыты бельгийца, как и эксперименты других первых вертолетостроителей. Параллельно с А. Вилларом и Б.Н. Юрьевым отдельный вклад в развитие классической одновинтовой схемы накануне войны внесли также американец Э. Берлинер и новозеландец Р. Пирс. Тогда же появился и первый в мире вертолет с реактивным концевым компрессорным приводом несущего винта — «Жироптер» французских инженеров Альфонса Папена и Диде Руйи. Внешне он напоминал лист сикомора — единственная лопасть вращалась вокруг кабины пилота и уравновешивалась с противоположной стороны мотором и компрессором. Компрессор нагнетал воздух внутрь лопасти, с конца которой он выбрасывался в направлении, обратном направлению вращения винта. Увы, плохо динамически сбалансированная «сикомора» опрокинулась при первом же запуске мотора.
Полчаса в воздухе
Особую роль для развития вертолетостроения в годы Первой мировой войны сыграли легкие (удельной массой 1,5 кг/л. с.) звездообразные ротативные моторы типа «Гном-Рон» — двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, где цилиндры вместе с картером и воздушным винтом вращались вокруг неподвижного коленчатого вала, жестко связанного с корпусом.
В этот период венгерские конструкторы Стефан Петроцци, Теодор Карман и Вильгельм Цуровец приступили к созданию «привязного» вертолета для замены аэростатов наблюдения. В марте 1918 года начались испытания PKZ-1. Четыре установленных в ряд вдоль длинного фюзеляжа четырехметровых несущих винта приводились во вращение электромотором мощностью 190 л. с. Взлетная масса достигала 1 100 кг. Ток подавался по проводам с земли. Мотор постоянно перегревался и при четвертом запуске сгорел вместе с вертолетом.
Аппарат PKZ-2 оказался более удачным. Карман и Цуровец отказались от многовинтовой схемы и электропривода. Вес тяжелого кабеля вместе с давлением на него ветра аннулировал все преимущества легкого электромотора. Построенный в марте 1918 года PKZ-2 имел два соосных шестиметровых несущих винта и ферменный корпус, сваренный из стальных труб в виде трехлучевой звезды. В корневой части каждого из трех «лучей звезды» стояло по ротативному стодвадцатисильному мотору «Рон». PKZ-2, как и его предшественник, не имел органов управления. Балансировка в воздухе должна была осуществляться натяжением трех тросов привязи, крепившихся к концам «лучей». Взлетная масса вертолета составляла 1 600 кг.
Испытания PKZ-2 продолжались со 2 апреля по 10 июня 1918 года. Всего было совершено 30 подъемов на высоту до 50 м. Такую высоту подъема удалось повторить только спустя 10 лет. Временами вертолет оставался в воздухе до получаса при натянутых тросах привязи, но стоило этим тросам ослабнуть, аппарат начинал раскачиваться. Во время одного из подъемов 10 июня 1918 года аэродромная команда не обеспечила нужного натяжения тросов и PKZ-2 опрокинулся.
Попытки построить вертолет в годы Первой мировой войны предпринимали не только в Австро-Венгрии. Командование французской армии поддержало в 1916—1918 годах разработки конструкторов Э. Дуэре, А. Туссена, Л. Лакоэна и Л. Дамбланка. Особенно интересным был вертолет Лакоэна и Дамбланка «Алерьон». Он имел двухвинтовую поперечную схему — несущие винты стояли на консолях по бокам самолетного фюзеляжа. Но, к сожалению, при первом же запуске моторов из-за динамической неустойчивости конструкции — банального резонанса — вертолет разрушился в одно мгновение. Причиной этого стало совпадение собственной частоты колебаний правой консоли конструкции с частотой вращения винта.
В Америке столь же безрезультатными оказались попытки поднять в воздух вертолет Кроккера и Хьюита, в Германии — Р. Рюба. Революция в России помешала завершить постройку машин Г.А. Ботезата, И.А. Эйды, Х.Г. Берланда.
Успехи ботезата
По окончании войны постройку вертолетов продолжил американец Эмиль Берлинер. Он соорудил в 1919 году маленький аппарат двухвинтовой соосной схемы. Для его управления использовались многочисленные поверхности, закрепленные в воздушном потоке несущих винтов. Эффективность их оказалась крайне низкой, но тем не менее достаточной для обеспечения наклона вертолета вперед. Таким образом, Берлинеру удалось осуществить первый в истории вертолетостроения управляемый полет с поступательной скоростью. В 1922 году конструктор построил новый вертолет: он отказался от соосной схемы в пользу поперечной, более сложной и тяжелой, но зато обещавшей лучшую поперечную устойчивость. Ротативный мотор «Бентли» мощностью 230 л. с. вращал несущие винты диаметром 6 м, установленные по концам крыла. Летно-технические характеристики вертолета заметно превзошли показатели предшественников: дальность полета была почти километровой, а достигнутая скорость (90 км/ч) оставалась непревзойденной до 1937 года.
Дальнейшее совершенствование теории расчета несущих винтов, развитие представлений об аэродинамике и динамике винтокрылых машин, а также появление в конце Первой мировой войны мощных и надежных ротативных двигателей «Рон» и «Бентли» с удельной массой 1 кг/л. с. позволили вертолетостроителям в начале 20-х годов оснастить свои аппараты всевозможными средствами управления и добиться на них серьезных успехов. Вертолеты стали перемещаться в любую сторону, выполнять виражи и развороты на месте.
Построенный по заказу американской армии в 1922 году аппарат русского эмигранта профессора Георгия Александровича Ботезата имел четыре несущих винта диаметром 8 м. В центре крестообразного ферменного корпуса располагались мотор «Бентли» мощностью 220 л. с. и кабина пилота. Продольно-поперечное управление обеспечивалось дифференциальным изменением общего шага несущих винтов, путевое — рулевыми винтами. Аварийная посадка при отказе силовой установки должна была обеспечиваться переводом винтов на режим авторотации. С декабря 1922 по апрель 1923 года вертолет Ботезата осуществил свыше сотни управляемых свободных полетов, продемонстрировал хорошие устойчивость и управляемость. 17 апреля 1923 года на нем были подняты в воздух последовательно два, три и четыре пассажира. Максимальный вес пассажиров вместе с пилотом составил 450 кг. Аналогичной грузоподъемности в истории вертолетостроения удалось достичь только через 20 лет. Взлетный вес аппарата Ботезата при испытаниях достигал 1 700—2 020 кг. Знаменитый изобретатель Томас Эдисон поздравил Ботезата с созданием «первого успешного вертолета».
Компоненты устойчивости
Первый одновинтовой вертолет, способный совершать управляемые свободные полеты, был создан на средства британского военного ведомства изобретателем Луи Бренненом в 1921 году. Огромный по тем временам двухлопастный несущий винт диаметром 18,3 м приводился во вращение тягой маленьких пропеллеров, установленных по концам лопастей, которые вращал мотор Бентли мощностью 230 л. с., находящийся на оси несущего винта. Сложная механическая система позволяла летчику изменять в полете наклон оси несущего винта. При испытаниях взлетный вес аппарата, совершавшего небольшие управляемые перемещения на незначительной высоте, достигал 1 360 кг. Но устойчивость его была очень плохой, и осенью 1925 года он опрокинулся. Специальная комиссия авиационного министерства постановила аппарат не восстанавливать, а направить средства на опыты с казавшимися в те годы более перспективными автожирами.
Что же касается устойчивости, то в это понятие вертолетостроители 20— 30-х годов включали ряд факторов, входящих в настоящее время в определения «пилотажные характеристики», «прочность», «надежность», «работоспособность».
В крупнейших авиационных научно-исследовательских центрах — ЦАГИ (СССР), NASA (США), ARC (Великобритания), DVL (Германия) — начались тогда серьезные исследования проблем, мешающих созданию винтокрылых летательных аппаратов.
Автожиры Хуана
Увеличение высоты полета вертолетов зависело и от освоения аварийной посадки на режиме авторотации. Хотя принципиальная возможность такого режима работы винта была хорошо известна, практически она оставалась неопробованной. Освоить режим авторотации стало возможным лишь в начале 20-х годов, когда испанский инженер Хуан де ла Сьерва создал автожир — оригинальный тип винтокрылого летательного аппарата, занявший промежуточное место между самолетом и вертолетом. Для подъемной силы конструктор решил использовать отклоненный немного назад ротор, самовращающийся под действием набегающего потока воздуха. Водрузив на самолет-биплан вместо верхнего крыла винт, Хуан де ла Сьерва получил самолет укороченного взлета и посадки. Так как ротор не имел привода от двигателя, автожир не мог взлетать вертикально. Все управление обеспечивалось самолетными органами: рулями и элеронами. Тем не менее автожир, не требующий в отличие от вертолета сложной трансмиссии и органов уравновешивания реактивного момента несущего винта, оказался значительно более простым в доводке. Военные ведомства ряда стран даже прекратили в 20-х годах поддержку исследований по вертолетам, сосредоточив все свое внимание на автожирах. Сначала в Великобритании в 1930 году, а затем в США, СССР, Франции и Германии началось их серийное производство.
Перспективы их применения в военном деле существенно возросли в 1933 году, когда Хуан де ла Сьерва ввел в конструкцию управление углом наклона втулки ротора. Это значительно повысило пилотажные характеристики и позволило обойтись без крыла и самолетных органов управления, благодаря чему улучшились весовая отдача, обзор и компактность аппарата. Проведенные в 1933 году испытания автожира «Сьерва С-30» на военных маневрах привели к приобретению десяти таких машин Королевскими ВВС. Британцы первыми пришли к выводу о высокой эффективности медленно летающих винтокрылых машин в борьбе с танками.
Военных всегда интересовали возможности вертикальных взлета и посадки. Ожидалось, что этого удастся достичь на появившихся в конце 30-х годов автожирах с «прыжковым» стартом. Ротор такой машины перед взлетом раскручивался основным мотором на нулевом угле установки лопастей, затем привод переключался на «самолетный» винт, угол лопастей ротора резко увеличивался и автожир «подпрыгивал». Однако «висеть в воздухе» автожир не мог. Для этого требовался настоящий вертолет.
Вертолет и самолет — не конкуренты
В 1932 году на невиданную для вертолета высоту 605 м поднялся ЦАГИ 1-ЭА, созданный в нашей стране под руководством А.М. Черемухина. Два мотора (по 120 л. с. каждый) вращали несущий винт диаметром 11 м и четыре рулевых винта, установленных попарно на концах ферм спереди и сзади вертолета (последние служили для балансировки реактивного момента несущего винта и путевого управления). Продольно-поперечное управление обеспечивалось при помощи автомата перекоса. Взлетная масса вертолета составляла 1 145 кг. Увлеченный Тухачевский даже предлагал тогда запустить 1-ЭА в серию.
Заметных успехов в развитии других типов одновинтовых схем добились австрийские конструкторы Хафнер и Наглер и немец Цашке. Убедительно доказали перспективность двухвинтовой соосной схемы венгр Асбот, итальянец д’Асканио и испанец Пескара. Вертолет Оскара Асбота весил полтонны, стодвадцатисильный мотор приводил во вращение винты диаметром 4,35 м. Управление обеспечивалось сложной системой поверхностей в потоке винтов. Вертолет Асбота провел в 1929 году в воздухе рекордное время, не касаясь колесами земли, — 53 минуты. Большое впечатление на авиационных специалистов всего мира произвели полеты аппарата, построенного Карадино д’Асканио. Его 95-сильный мотор приводил во вращение винты диаметром 13 м. Масса вертолета Асканио составляла 800 кг. В Бельгии успешные опыты с двухвинтовыми вертолетами оригинальной продольной схемы вел русский эмигрант Николай Анатольевич Флорин.
Во всех этих разработках конструкторам помог уже созданный автожир, особенно в вопросах совершенствования конструкции, повышения ее надежности и эффективности. Он же помог разрешить основные проблемы теории вертолета. Отработанные на автожирах конструкции лопастей и втулки применялись в вертолетостроении вплоть до 60-х годов. Теория ротора, использование шарнирной подвески, конструкция лопастей и втулки позволили решить проблему создания надежного и прочного несущего винта. На автожирах была определена эффективность различных органов управления, в том числе и автомата перекоса. Эксплуатация автожиров позволила найти новые области применения винтокрылым машинам. Если ранее военные заказчики требовали от таких аппаратов летно-технических характеристик, аналогичных самолетным, то опыт применения автожиров показал, что «не конкурировать призваны вертолет и самолет, а дополнять друг друга».
Из-под облаков под театральный купол
Постепенное совершенствование частей и деталей конструкции неизбежно должно было привести к появлению вертолетов с ресурсом, позволяющим безопасно совершать дальние полеты на большой высоте. Первыми аппаратами с летно-техническими и пилотажными характеристиками, сопоставимыми с легкомоторными самолетами, стали «Бреге—Доран» во Франции и «Фокке—Вульф» FW-61 в Германии.
В 1935—1936 годах рекордные показатели продемонстрировал вертолет «Бреге—Доран» двухвинтовой соосной схемы. Имея взлетную массу около двух с половиной тонн, он был оснащен двигателем мощностью 420 л. с. и винтами диаметром 16,4 м. Создателям вертолета удалось удовлетворить все требования командования французской военной авиации: движение по замкнутому кругу площадью 500 м2 (проверка маневренности), подъем на высоту 100 м, полет со скоростью 100 км/ч, продолжительность пребывания в воздухе 1 час и неподвижное висение в течение 10 минут. Испытатели признали пилотажные характеристики «Бреге—Доран» вполне пригодными для массовой эксплуатации. ВВС и ВМФ Франции выделили Луи Бреге и Рене Дорану средства на создание опытных образцов для практического применения. Однако военное поражение французов в 1940 году помешало запустить эти вертолеты в серию.
В 1937—1938 годах весь мир восхищался и рекордными показателями вертолета «Фокке—Вульф» FW-61. Экспериментальный одноместный аппарат был построен под руководством Генриха Фокке в 1936 году. Установленный перед кабиной мотор «Сименс» Sh-14A мощностью 160 л. с. приводил во вращение два несущих винта диаметром 7 м, установленных по бокам фюзеляжа на легких, прочных, создающих минимальное аэродинамическое сопротивление фермах из стальных труб. Взлетная масса в процессе летных испытаний изменялась от 950 до 1 024 кг. Впервые в истории вертолет оказался способен совершать длительные полеты вне аэродрома. Части конструкции действовали безотказно. Аэродинамически симметричная поперечная схема обеспечила винтокрылой машине идеальные управляемость и устойчивость. Пилотирование вертолета напоминало полеты на легкомоторных самолетах. 10 мая 1937 года летчик-испытатель выполнил на FW-61 первую в истории вертолетостроения посадку на авторотации. Через месяц ФАИ зарегистрировала рекорды, значительно превзошедшие все ранее установленные: дальность — 80,6 км, длительность полета — 1ч 20 м 49 с, высота — 2 439 м, скорость — 122,55 км/ч. Впервые летно-технические характеристики вертолета оказались сопоставимы с показателями самолета. В июне 1938-го FW-61 осуществил перелет в 230,35 км, а в январе 1939-го «забрался» на высоту 3 427 м. Мировой сенсацией стали демонстрационные полеты знаменитой летчицы Ханны Рейч в феврале—марте 1938 года на FW-61 внутри театрального зала Дойчландхалле.
Руководители германского вермахта решили запустить вертолет в серийное производство. Они собирались использовать FW-61 для воздушного наблюдения, артиллерийской корректировки, связи между танковыми подразделениями и прокладки телефонных проводов. Однако Фокке убедил генералов не спешить с заказом одноместного экспериментального аппарата и выделить средства на разработку более мощных моделей: двухместной учебной и шестиместной многоцелевой.
Начало Второй мировой войны помешало немцам создать двухместный вариант FW-61, но шестиместный «Фокке—Ахгелис» Fa-223 в 1940 году поднялся в воздух. Два летчика размещались в кабине на установленных рядом сиденьях, четыре пассажира могли перевозиться в грузовом отсеке. Двигатель Брамо 323 мощностью 1 000 л. с. приводил во вращение два несущих винта диаметром 12 м. Взлетная масса Fa-223 превышала 4 400 кг. На внешней подвеске вертолет мог поднимать до 1 284 кг груза. Вооружение состояло из подвижного пулемета, установленного в носовой части кабины пилотов. Под фюзеляжем могли крепиться две бомбы массой по 250 кг. В начале 1942 года командование люфтваффе приняло решение запустить Fa-223 в серийное производство сразу в пяти вариантах: транспортном, противолодочном, поисково-спасательном, разведывательном и учебном. Однако бомбежки союзников помешали, и наладить выпуск вертолетов удалось только в 1944 году. Из предполагавшейся серии в 400 экземпляров построили только 14 машин. Они использовались в 1944—1945 годах германскими вооруженными силами для перевозки грузов (вплоть до ракет «Фау-2») в труднодоступные места, срочной доставки штабных офицеров, разведки и вывоза раненых и сбитых летчиков.
Кроме Fa-223 в Германии в 1942 году началось серийное производство легкого одно-двухместного вертолета «Флеттнер» Fl-282 в двух вариантах: палубный и армейский разведчик. Аппарат имел оригинальную схему синхроптера — валы двух смонтированных поперечно несущих винтов стояли с максимально возможным перекрытием и вращались строго синхронно. Двухлопастные винты диаметром по 12 м приводились во вращение мотором мощностью 160 л. с. Из планировавшихся 1 000 машин Fl-282 было построено только 24. На кораблях Fl-282 эксплуатировался с 1942 года (он был оборудован системой принудительного притяга), использовался для поиска подводных лодок и спасения на воде. Сухопутный же вариант, предназначенный для сопровождения танковых частей, прокладки телефонов и корректировки артиллерийского огня, доказал свою высокую выживаемость и малую уязвимость. Fl-282 отличился весной 1944-го в учебном бою с истребителями Me-109 и FW-190, а затем в 1945 году в реальных боевых действиях в Померании и под Берлином. Из-за недостаточной грузоподъемности Fl-282 была начата разработка более тяжелого Fl-339 в пяти вариантах: палубный разведчик, разведчик-корректировщик, связной, санитарный и транспортный.
Таким образом, как только немецкие конструкторы оказались способны создать пригодные для практического применения вертолеты, вооруженные силы Германии тут же нашли для них применение. Но уничтожение немецких заводов союзной авиацией предотвратило массовое появление немецких вертолетов на фронтах Второй мировой войны.
Предвоенная гонка
После успешного испытания французского и немецкого вертолетов Конгресс США выделил в 1938 году немалые деньги на создание собственных вертолетов. Одновременно авиационное министерство Великобритании приняло решение о заказе винтокрылых машин фирмам, ранее занимавшимся разработкой автожиров. Специально созданное в СССР ОКБ И.П. Братухина приступило к проектированию вертолета, предназначенного для серийного производства. Все они оказались похожи на FW-61, что и неудивительно. Американцы долго экспериментировали с вертолетами «Платт—Ле-Пейдж», англичане — с «Уэйер», наши соотечественники — с 2МГ «Омега». Эти машины имели по два несущих винта, установленных поперечно. С одной стороны, такая схема обеспечивала неплохие пилотажные характеристики, но с другой — налицо были проблемы, связанные с резонансами конструкции консолей, на которых крепились винты. Не всем конструкторам удалось решить их столь же удачно, как Фокке. На советской «Омеге» проблема усугубилась еще и выносом тяжелых мотогондол с двигателями под несущие винты. Доводка машин затянулась из-за обстоятельств военного времени. «Битва за Англию» остановила доводку «уэйеров». Эвакуация и реэвакуация затянули доводку «омег».
Заокеанский прорыв
В 30-е годы одновинтовые винтокрылые аппараты с рулевыми винтами смогли построить А. Флетнер в Германии, д’Асканио в Италии и Братухин в СССР. Однако самого большого успеха на данном направлении добился русский авиаконструктор Игорь Иванович Сикорский, работавший в эти годы в США. Построенный им экспериментальный VS-300 (другое обозначение: «Сикорский S-46») имел простейшую конструкцию и совершенно примитивный вид. Сделанный из труб фюзеляж даже не был обтянут полотном. Летчик сидел на открытом маленьком кресле перед двигателем. Мотор мощностью 90 л. с. приводил во вращение несущий винт диаметром 8,5 м. Реактивный момент парировался хвостовым рулевым винтом. Взлетная масса VS-300 немногим превышала полтонны. Вертолет садился как на колесное шасси, так и на поплавки.
Убедившись в перспективности вертолета VS-300, командование ВВС армии США остановило в 1941 году финансирование разработки вертолетов поперечной схемы и перенаправило средства на фирму Сикорского. Предназначенный для практической эксплуатации S-47 получил армейское обозначение R-4. Он был собран в самом конце 1941 года и представлял собой легкий многоцелевой вертолет классической одновинтовой схемы взлетной массой 1 170 кг. Двигатель мощностью 175 л. с. приводил во вращение трехлопастный несущий винт диаметром 11 м и хвостовой рулевой винт диаметром 2,34 м. В остекленной закрытой кабине, находившейся в передней части фюзеляжа, два пилотских кресла располагались рядом. Для обеспечения спасательных операций на левом борту крепились подъемная лебедка, а по бокам фюзеляжа — носилки с ранеными. Позднее вертолеты были оснащены системой подвески для восьми противолодочных бомб весом по 12,5 кг.
14 января 1942 года вертолет XR-4 впервые оторвался от земли. Испытания продемонстрировали высокую надежность и работоспособность конструкции аппарата, и 21 декабря 1942 года Сикорский получил первый заказ на 22 вертолета для американской армии и береговой охраны. Еще восемь машин заказали британские союзники. В январе 1943 года началось их серийное производство. Из нескольких сот заказанных вертолетов R-4 до конца войны и аннуляции контрактов было построено 130 машин.
С 1943 года для вертолетов Сикорского началась опытная эксплуатация в вооруженных силах США, а в следующем году — в Великобритании. С марта 1944 года серийные R-4 стали применяться непосредственно в боевых действиях: сначала в Бирме, а затем в Китае и на островах Тихого океана для эвакуации раненых солдат, сбитых летчиков, снабжения окруженных частей и кораблей, связи, наблюдения и корректировки огня артиллерии. На S-47 сначала в учебном бою с истребителем «Спитфайр V», а затем в реальных стычках с японскими ассами была подтверждена способность вертолета уворачиваться от атакующих самолетов. Во флоте и береговой охране США эта машина использовалась под именем HNS-1. В вооруженных силах Великобритании она носила название Hoverfly-I и помимо перечисленных выше целей использовалась для поиска подводных лодок и обслуживания королевской семьи.
Грузоподъемность первого серийного американского вертолета R-4 была недостаточной для перевозки глубинных бомб и другого специального военного оборудования. Поэтому в 1943 году Сикорский построил S-48, получивший армейское обозначение R-5. Подобно S-47, новый вертолет имел классическую одновинтовую схему, но по размерам значительно превосходил своего предшественника: по взлетной массе — в два раза, по полезной нагрузке — почти в три. Фирма «Прат—Уитни» специально разработала для R-5 двигатель R-985AN5 мощностью 425 л. с. Трехлопастный несущий винт имел диаметр 14,64 м, трехлопастный рулевой — 2,56 м. При разработке компоновки S-48 учитывались все требования военных. Кресла двух членов экипажа были установлены в тандем. Причем, чтобы обеспечить лучший обзор штурману-бомбардиру, облегчить прицеливание при бомбометании и наблюдение при артиллерийской корректировке, его кресло устанавливалось впереди пилотского (как на современных Ми-24). Остекленная кабина получилась узкой и хорошо обтекаемой. Вертолет имел подъемную лебедку для осуществления эвакуационных операций. По бокам фюзеляжа можно было закрепить до четырех носилок с ранеными. Продемонстрированные при испытаниях летно-технические характеристики оказались столь высокими, что последовал заказ на 450 машин. Выпуск R-5A начался в конце 1944 года.
В 1946 году в зоне воздушной подушки S-48 поднял 18 человек, облепивших его со всех сторон. В том же году на нем были побиты все официальные мировые рекорды — осуществлен полет на дальность 1 132 км, набрана скорость 178 км/ч, продолжительность пребывания в воздухе составила 10 ч 07 мин. В феврале 1947 года S-48 достиг высоты 5 745 м. До окончания войны было изготовлено 65 таких машин.
Из-за задержки с доводкой артиллерийского оборудования на фронт S-48 не успели. Зато «повезло» следующей модели Сикорского — S-49. Она представляла собой «облагороженную» модификацию S-47 с хорошо обтекаемым фюзеляжем, более мощным двигателем в 245 л. с., улучшенными агрегатами конструкции и повышенным комфортом в кабине. Из заказанных 730 машин до конца войны успели собрать 225 R-6. Эти машины принимали участие в боевых действиях против японских войск в Китае и на островах.
С винтокрылых аппаратов И.И. Сикорского началось серийное вертолетостроение в США. Так как появившиеся ранее немецкие вертолеты были выпущены ограниченным количеством, можно с полным основанием утверждать, что именно нашему соотечественнику досталась честь основателя мирового вертолетостроения.
Вадим Михеев доктор исторических, кандидат физико-технических наук | Иллюстрации Михаила Дмитриева