Авиация и космонавтика 2008 02

История вертолетных рекордов

К 100-летию первого полета вертолета Начало в № 1.1-12/2007 г., 1/2008 г.

В 1949 году в установлении мировых вертолетных рекордов начинает участвовать известная американская фирма «Белл Эркрафт» (Bell Aircraft). Именно здесь были разработаны и серийно производились истребители Р-39 «Аэрокобра» и Р-63 «Кингкобра», успешно использовавшиеся советскими ВВС во время Второй мировой войны. Позже в «Белл Эркрафт» был создан первый американский реактивный истребитель Р-59 «Эркомет», затем – первый сверхзвуковой ракетный экспериментальный самолет Х-1, 14 октября 1947 года превысивший скорость звука.

Президента фирмы Лоренса Белла заинтересовали работы аэродинамика и конструктора Артура Янга, который еще в 1931 году начал заниматься разработкой и испытаниями моделей вертолетов с двухлопастными несущими винтами. В 1936 году Янг для повышения устойчивости таких вертолетов предложил использовать стабилизирующий стержень с грузами на концах, который представлял собой простейший гироскоп, включенный в систему управления шагом лопастей. Впоследствии это устройство широко использовалось на вертолетах фирмы «Белл».

В 1941 году было образовано вептолетное отдепение фирмы – «Белл Геликоптер» (Bell Helicopter). Здесь под руководством Артура Янга был разработан экспериментальный вертолет «Модель 30» одновинтовой схемы с двухлопастным несущим винтом со стабилизирующим стержнем. Вертолет имел упрощенную ферменную конструкцию фюзеляжа, на нем был установлен ПД «Франклин» мощностью 165 л.с. Роль шасси выполняли четыре изогнутых стержня с подкосами. Первые полеты вертолета на привязи состоялись в конце 1942 года, пилотировал вертолет сам Артур Янг. Первый свободный полет состоялся в ноябре 1943 года.

Летные испытания второго вертолета продолжались до июня 1945 года, их проводил летчик-испытатель Флойд Карлсон, ставший вскоре шеф-пилотом фирмы. Третий вертолет пилотировал летчик-испытатель Джо Мэшмэн. На режиме висения с использованием «воздушной подушки» он поднял на вертолете семь человек.

Третий вертолет стал прототипом легкого двухместного вертолета Белл 47, предложенного для гражданского применения. Этот вертолет 8 мая 1946 года первым получил сертификат Администрации гражданской авиации США. Первый опытный вертолет Белл 47, пилотируемый Флойдом Карлсоном, имел сферический фонарь, ставший обычным для последующих модификаций. Вертолет использовался для демонстрации возможностей его гражданского применения: борьбы с вредителями сельского хозяйства, туристических полетов, перевозки почты и т.п. Пилот показывал достоинства машины в полете с брошенной ручкой управления. Такой «трюк» свидетельствовал о хорошей устойчивости вертолета, имевшего стабилизирующий стержень. Однако в августе 1946 года произошла катастрофа одного из вертолетов Белл 47, вызванная усталостным разрушением конструкции. В ней погиб брат Флойда летчик Милт Карлсон. Первые серийные вертолеты Белл 47 имели взлетную массу 950 кг. На них также были установлены ПД «Франклин», но с большей мощностью – 178 л.с. Двигатель приводил во вращение двухлопастный несущий винт диаметром 10,7 м, который отличался высокой несущей способностью. Это позволило Джо Мэшмэну 18 марта 1949 года достичь рекордной высоты – 5657 м. С этого достижения фирма «Белл» начала отсчет своих мировых рекордов, как указывается в книге «История вертолетов фирмы «Белл Текстрон». Но в официальных таблицах FAI этот рекорд не упоминается: он уступал зарегистрированному этой организацией рекорду высоты 5842 м, установленному в 1947 году на вертолете S-52-1 фирмы «Сикорский».

Экспериментальный легкий вертолет "Модель 30" фирмы Белл

Летчик-испытатель Флойд Карлсон демонстрирует на вертолете Белл 47 подъем семи человек

Полет с брошенной ручкой управления

Опытный вертолет Белл 48 (YH-12)

Опытный легкий вертолет S-52-1

28 марта 1949 года пилоты Джо Мэшмэн и Артур Янг на опытном пятиместном вертолете Белл 48 (YR-12) на базе 3 км достигли рекордной скорости полета 216 км/ч. Однако она не была зарегистрирована официально в качестве мирового рекорда. Белл 48, как и Белл 47, имел фюзеляж обтекаемой формы и двухлопастный несущий винт большего диаметра – 14,48 м. На вертолете был установлен ПД мощностью 450 л.с, взлетная масса составляла 2218 кг. Планировалось построить 34 вертолета, но выпустили только несколько экземпляров для армии США, так как по летно-техническим характеристикам Белл 48 лишь немного превосходил успешно эксплуатирующие ся в армии вертолеты R-5 и S-51.

Разработка и успешная эксплуатация легких вертолетов фирмы «Белл» не осталась незамеченной фирмой «Сикорский». И здесь при поддержке ВВС США уже в 1947 году был построен новый опытный легкий двухместный вертолет S-52-1, продолжающий серию легких вертолетов S-47 (R-4) и S-49 (R-6). Он отличался от них более совершенной конструкцией и большей энерговооруженностью. При меньшей взлетной массе – 950 кг вертолет имел такой же ПД мощностью 245 л.с, что в сочетании с усовершенствованной аэродинамикой (для уменьшения вредного сопротивления были установлены меньшие по размерам колеса шасси и дополнительные обтекатели) позволило значительно увеличить скорость полета.

На вертолете S-52-1, пилотируемом военным летчиком-испытателем Уильямом Томпсоном, 27 апреля 1949 года на базе 20 км была достигнута максимальная скорость – 208,494 км. Она незначительно, всего на 8 км/ч, превышала рекорд скорости «Джайродайна», однако была зарегистрирована в качестве мирового рекорда скорости (по требованиям FAI, для этого надо было превысить предыдущий показатель не менее чем на 3%). Через месяц, 21 мая 1949 года, на S-52-1, пилотируемом военным летчиком капитаном Гаддисом, был установлен мировой рекорд высоты 6468 м. Это достижение на 811 м превысило продержавшийся всего 9 недель неофициальный рекорд вертолета Белл 47.

Летчик-испытатель Томми Томпсон (в кабине) получает указания Ральфа Алекса перед рекордным попетом

Спасательный вертолет Н-19 (S-55) перед трансатлантическим перелетом

И.И. Сикорский и капитан Винсент Макговерн, руководитель трансатлантического перелета двух вертолетов Н-19

В 1948 году на одном из вертолетов S-52-1 для демонстрации его высокой маневренности впервые было выполнено несколько «мертвых» петель (петель Нестерова) на малой высоте (вход в петлю начинался на высоте 1000 м), что свидетельствовало о возможности вертолетов выполнять фигуры высшего пилотажа.

На S-52-1, имеющем четырехместную кабину и двигатель мощностью 300 л.с., впервые были использованы цельнометаллические лопасти. А на вертолете S-52-3 впервые был установлен ГТДХТ-51 «Континентал», замененный затем более легким французским ГТД «Артуст II» фирмы «Турбомека».

Вертолеты S-52-1 активно использовались для разведки и наблюдения во время военных действий в Корее.

В 1951 году фирмой «Сикорский» было начато серийное производство вертолетов S-55. Вскоре они стали самыми массовыми транспортными вертолетами за рубежом. В США их было построено 1282 экземпляра и 570 – по лицензии в Великобритании, Франции и Японии. Они обладали высокими эксплуатационными характеристиками. Особенностью компоновки вертолетов S-55 была установка поршневого двигателя воздушного охлаждения мощностью 800 л.с. в наклонном положении в носовой части фюзеляжа. Это позволяло всю среднюю часть фюзеляжа превратить в большую грузовую кабину, в которой могли разместиться до 10 человек. Взлетная масса вертолета составляла 3400 кг.

В 1952 году на двух спасательных вертолетах S-55 впервые был осуществлен трансатлантический перелет. Вертолеты, пилотируемые экипажами, состоящими из двух летчиков, взлетели 15 июля с авиабазы ВВС в штате Массачусетс. Их маршрут пролегал до границы с Канадой, затем на Лабрадор и от него в Гренландию, потом Исландию и оттуда на авиабазу в Шотландии. Средняя скорость полета составляла 150 км/ч, высота – 230 м. Протяженность последнего участка полета была 1508 км, что значительно превышало мировой рекорд дальности. Этот перелет общей протяженностью 6500 км и продолжительностью 42,5 летных часа продемонстрировал практическую способность вертолетов совершать с промежуточными посадками трансатлантические перелеты. Руководителя полета капитана ВВС США Винсента Макговерна перед вылетом напутствовал сам И.И. Сикорский, специально для этого прилетевший на авиабазу ВВС.

Вертолеты S-55 широко использовались за рубежом как в военной, так и в гражданской авиации, поскольку имели хорошие летно-технические характеристики и высокую надежность. Однако они не смогли продемонстрировать результатов, которые можно было бы рассматривать как мировые рекорды.

В 1950 году на заводе фирмы «Хьюз» был построен и начал проходить летные испытания гигантский экспериментальный вертолет ХН-17 с реактивным компрессорным приводом двухлопастного несущего винта (диаметр винта составлял 41,5 м). Разработка вертолета была начата для армии США еще в 1946 году. Военным был нужен винтокрылый аппарат, способный перевозить не менее 10000 кг груза на расстояние до 100 км. В июле 1946 года Управлением ВВС США был заключен контракт с фирмой «Келлет» на исследования и разработку вертолета с реактивным компрессорным приводом. За рубежом в то время считалось, что создать вертолет такой грузоподъемности с механической трансмиссией в принципе невозможно.

Говард Хьюз вместе с пилотами у вертолета ХН-17

Разработку вертолета ХН-17 возглавил австрийский конструктор Фридрих Добльгоф. Еще в 1942 году в Германии он начал заниматься исследованиями реактивного компрессорного привода. Там же им были построены экспериментальные вертолеты V-2 и V-4. После войны Ф. Добльгоф уехал в США, где стал научным консультантом ВВС. Он предложил использовать на вертолете ХН-17 двухлопастный несущий винт с реактивным компрессорным приводом и огромными лопастями, похожими на крылья. Лопасти имели хорду около 2 м и были снабжены каналами для протекания в них сжатого воздуха от компрессоров двух ТРД J-35 тягой по 2270 кгс (фирма «Дженерал Электрик»). Двигатели размещались по бокам ферменного фюзеляжа и работали как генераторы сжатого воздуха. На концах лопастей были установлены камеры сгорания, в которых производилось сжигание подаваемого в них топлива. Создаваемая горелками тяга обеспечивала вращение несущего винта без механической трансмиссии.

Высота вертолета составляла 9,15 м. Для путевого управления был использован рулевой винт от вертолета S-55 фирмы «Сикорский». Огромные лопасти несущего винта были изготовлены из алюминиевого сплава и имели прессованный лонжерон, внутри которого протекал сжатый воздух. Лопасти имели нервюры и обшивку.

В 1949 году проектом гигантского вертолета заинтересовался известный авиаконструктор, летчик и миллионер Говард Хьюз. Еще в 1935 году он установил мировой рекорд скорости 567,17 км/ч на построенном им гоночном самолете Н-1 «Спешл». Позже, в 1944 году, Хьюз построил по контракту с ВВС США гигантскую летающую лодку «Геркулес». Она имела восемь двигателей и огромный размах крыльев – 90 м, который не был превзойден на самолетах в дальнейшем, став рекордным. Летающая лодка была изготовлена, в основном, из дерева и совершила только один полет, прерванный из-за высокого уровня вибраций. Доработка лодки вскоре была прекращена. Возглавляемая Г. Хьюзом фирма «Хьюз Тул», перекупив у фирмы «Келлет» проект вертолета ХН-17 за 250 тыс. долларов, завершила постройку единственного экспериментального вертолета.

В марте 1950 года начались испытания вертолета на привязи, однако их пришлось прервать в июне из-за поломки автомата перекоса. Первый свободный полет был совершен только через два года – 23 апреля 1952 года летчиком-испытателем Гейлом Муром и при участии самого Говарда Хьюза. Полет продолжался всего одну минуту и также был прерван из-за больших нагрузок на педали управления. В последующих полетах, в которых взлетная масса аппарата доходила до 22700 кг, вертолет поднимал груз 11350 кг, что было рекордным для того времени. Вертолет достигал скорости 96 км/ч, однако при этом отмечался высокий уровень вибраций. Для их устранения на каждой лопасти в выступающих противовесах были установлены грузы массой 135 кг, но, несмотря на эти меры, из-за чрезмерных вибраций начала разрушаться конструкция лопастей. В декабре 1955 года испытания были прекращены. Их результаты не регистрировались как мировые рекорды.

Серийный легкий вертолет Белл 47D-1

Пилот Элтон Смит после установления рекорда дальности

Летные испытания показали также, что реактивный компрессорный привод отличается большим расходом топлива и чрезвычайно высоким уровнем шума, поэтому вскоре дальнейшая разработка вертолета ХН-17 была прекращена. Фирма «Хьюз Тул» предложила армии проект нового вертолета ХН-28 – летающего крана со взлетной массой 52 т и грузоподъемностью 20 т. На нем предполагалось использовать четырехлопастный несущий винт с реактивным компрессорным приводом.

Рекорды, установленные в 1949 году на легких вертолетах фирм «Белл» и «Сикорский», стали последними перед трехлетним «затишьем», хотя в это время был разработан и построен ряд новых вертолетов, а экспериментальный вертолет ХН-17 был рекордным по размерам и грузоподъемности. Это объясняется тем, что при установлении первых мировых вертолетных рекордов были практически исчерпаны все технические возможности вертолетов того времени. Существовавшие же тогда правила регистрации мировых рекордов нуждались в пересмотре. Последним рекордом, зарегистрированным по этим правилам, стал мировой рекорд дальности, установленный в 1952 году на вертолете Белл 47D. К этому времени эти легкие многоцелевые винтокрылые аппараты стали самыми распространенными в мире вертолетами для гражданского и особенно военного применения. В армии они использовались в разведывательных целях и для связи (только в США было построено 5127 вертолетов и по лицензии в Италии и Японии – еще 1636, причем часть этих вертолетов еще эксплуатируется).

17 сентября 1952 года летчик Элтон Смит на серийном Белл 47D1 (фюзеляж ферменной конструкции, ПД мощностью 200 л.с., большой сферический фонарь кабины, полозковое шасси) установил мировой рекорд дальности полета по прямой без груза 1958,74 км из Хорст а(штат Техас) в Баффало (штат Нью-Йорк) . Здесь вертолет должен был совершить туристические полеты над Ниагарским водопадом. Президент фирмы Ларри Белл лично поздравил Элтона Смита с рекордным полетом. Впоследствии этот вертолет использовался фирмой «Белл» для новых экспериментов, в частности, с целью разгрузки несущего винта в полете над фюзеляжем было установлено крыло.

Проанализировав первые мировые рекорды вертолетов, которые начали регистрироваться FAI с 1930 года, можно увидеть, что фиксировались лишь те достижения, которые в то время представлялись наиболее важными. Они отражали уровень развития вертолетной техники начального периода, когда вертолеты еще «учились летать». Таких показателей было только три: продолжительность полета, дальность полета по прямой и высота полета.

Первые зарегистрированные FAI в качестве мировых рекордов достижения соответствовали 8 мин 34 с, 1078 м и 18 м (результаты, показанные экспериментальным вертолетом д'Асканио 9 октября 1930 года). В 1936 году эти показатели были перекрыты на вертолете Бреге-Дорана: достигнута высота 158 м и продолжительность полета 1 ч 2 мин 50 с. Этот вертолет установил первые зарегистрированные FAI мировые рекорды скорости – 44 км/ч и дальности полета по замкнутому маршруту – 44,692 м. При этом подчеркнем, что высота 605 м, достигнутая в 1932 году A.M. Черемухиным на вертолете ЦАГИ 1-ЭА и не зарегистрированная FAI, почти в четыре раза превышала официальный мировой рекорд. Все эти мировые рекорды были в 1937 году превзойдены на опытных немецких вертолетах Fw 61. Рекорд продолжительности полета был улучшен в 1941 году И.И. Сикорским на экспериментальном вертолете VS-300.

Первые официальные мировые рекорды вертолетов, а также наиболее важные достижения, не зарегистрированные в качестве мировых рекордов, приведены в предлагаемой ниже таблице. Она составлена по типу первых таблиц официальных мировых рекордов FAI, то есть без указания взлетной массы летательного аппарата, хотя уже у первых рекордных вертолетов взлетная масса существенно различалась: 520 кг – вертолет VS-300, 1950 кг – «Жироплан», 4400 кг – вертолет Fa 223 и т.д. Позже, с принятием новой классификации мировых рекордов, вертолеты стали делить на подклассы в зависимости от взлетной массы машин.

(Продолжение следует)

Олег РАСТРЕНИН