Вертолёт, 2006 №4

100 лет на службе людям

В 2003 году мировая авиационная, да и не только авиационная, общественность торжественно отметила 100- летие со дня полета первого самолета. 17 декабря 1903 года была открыта эра практической авиации — первый самолет с бензиновым двигателем конструкции братьев Райт поднялся в воздух и смог пролететь 259,7 метров за 59 секунды.

В 2007 году грядет новый юбилей в истории мировой авиации: свое 100-летие готовится отметить вертолет. Летательный аппарат, идея создания которого значительно старше самолетной, чуть «припозднился» с подъемом в воздух (через четыре года после подъема самолета) только из-за сложности воплощения замысла в жизнь. Вертолет, названный его французскими создателями братьями Бреге Gyroplane, оторвался от земли 19 сентября 1907 года и на режиме висения продержался в воздухе чуть больше минуты. Другой француз — Поль Корню пошел еще дальше: на своем двухвинтовом летательном аппарате, оснащенном двигателем Antoinette, 13 ноября 1907 года он осуществил первый свободный полет. Эти два полета (как и в случае с самолетом братьев Райт) открыли путь к практическому использованию летательного аппарата вертикального взлета и посадки.

Вековая биография вертолета полна замечательных и значимых дат. С этого номера журнала мы начинаем публикацию иллюстрированной хронологии ключевых событий в мировом вертолетостроении. Надеемся, что к юбилею — сентябрю 2007 года — у читателя сложится полная картина того, как происходило «явление» вертолета народам.

Первые попытки создания винтокрылого летательного аппарата были предприняты еще в IV–III вв. до н. э. В Китае была придумана игрушка с винтом, так называемый «волчок», представлявший собой раскручиваемый руками пропеллер. В 320 году н. э. ученый Го Хун предложил делать «летающие колесницы», поднимающиеся в воздух при помощи вращающихся лопастей.

Итальянский художник и ученый-энциклопедист Леонардо да Винчи предложил несколько типов летательных аппаратов, первым из которых был орнитоптер. В датированной 1488–1489 годами рукописи Леонардо содержится эскиз машины со спиралевидным винтом — его знаменитого воздушного винта.

12 июля 1754 года на конференции Петербургской Императорской Академии наук М.В. Ломоносов продемонстрировал в действии изобретенную им аэродромическую машинку с двумя двухлопастными несущими винтами, вращавшимися в противоположные стороны. В качестве привода Ломоносов использовал часовой механизм со спиральной пружиной, которая приводила в движение несущие винты машины. К сожалению, в дошедших до нас материалах нет ни рисунка модели, ни ее размеров: вниманию читателей представляется восстановленный по описанию эскиз аэродромической машинки.

В 1853–1860 годах во Франции Понтон д'Амекур разработал проект летательной машины — «аэронефа». Аэронеф должен был подниматься вверх с помощью двух винтов, насаженных на одну вертикальную ось и вращающихся в противоположные стороны. Для горизонтального передвижения машины служил специальный винт на горизонтальной оси. Винты предполагалось приводить во вращение специально сконструированным паровым двигателем.

19 сентября 1907 года впервые состоялся отрыв винтокрылого аппарата от земли. В небо поднялся геликоптер Gyroplane, разработанный и построенный братьями Луи и Жаком Бреге. Аппарат имел массу 578 кг и был оснащен двигателем Antoinette мощностью 45 л.с. Gyroplane имел 4 несущих винта диаметром 8,1 м, каждый винт состоял из восьми лопастей, попарно соединенных в виде четырех вращающихся бипланных крыльев. Суммарная тяга всех винтов составляла 560–600 кг. Вертолет братьев Бреге поднялся в воздух на 60 см и висел над землей в течение минуты. При этом крестообразную ферменную конструкцию аппарата поддерживали со всех сторон четыре человека. Они подталкивали довольно неустойчивый и склонный к кабрированию аппарат вверх. Максимальная высота полета на режиме висения — 1,525 м была достигнута 29 сентября.

13 ноября 1907 года П. Корню на своем двухвинтовом летательном аппарате, оснащенном двигателем Antoinette мощностью 24 л.с., осуществил первый свободный полет на вертолете. При первом испытании аппарат оторвался от земли сначала на 0,3 м (полная масса 260 кг), затем во время полета, длившегося всего 20 секунд, — на 1,5 м (полная масса 328 кг). Основное достижение Корню состояло в попытке сделать вертолет управляемым (нельзя сказать, правда, что эта попытка увенчалась полным успехом), для чего изобретатель установил под винтами специальные поверхности, которые, отражая поток воздуха от винтов, давали аппарату определенный запас маневренности.

11 сентября 1909 года появился первый вертолет конструктора Игоря Сикорского. Он был построен по двухвинтовой соосной схеме. Двигатель Anzani мощностью 18 л.с. приводил в движение двухлопастные несущие винты, вращавшиеся в противоположные стороны с частотой 160 об./мин. Их диаметры были различными: диаметр верхнего был равен 4,6 м, нижнего — 5 м. Вертолет Сикорского с успехом демонстрировался на воздухоплавательной выставке в Киеве 18–19 ноября 1909 года. Однако оторвать от земли свою первую машину Игорю Сикорскому так и не удалось.

18 мая 1911 года Б.Н. Юрьев опубликовал схему одновинтового вертолета. Его вертолет был оснащен двухлопастным винтом диаметром 9 м, который должен был развивать подъемную силу, необходимую для вертикального подъема, а также автоматом перекоса, позволяющим пилоту изменять направление равнодействующей силы тяги. Специальный рулевой винт и автомат перекоса должны были служить для сохранения устойчивости аппарата в воздухе.

В конце 1912 года после нескольких полетов на привязи совершил свой первый свободный полет летательный аппарат датчанина Якоба Кристиана Эллехаммера. Это был пер' вый вертолет с циклическим управлением шагом винта. Радиальный двигатель мощностью 36 л.с. приводил в действие вращающиеся в противоположных направлениях винты диаметром 7,5 м. Испытания винтокрыла продолжались до 1916 года, когда из-за ошибки пилота вертолет врезался в землю и был разрушен.

В 1920 году начал работу над созданием летательных аппаратов испанец Хуан де ла Сиерва. В 1922 году был построен автожир С-4, на котором 10 января 1923 года Гомес Спенсер впервые взлетел с мадридского аэродрома Хетафе. Это был первый удачный полет автожира. Одной из особенностей конструкции С-4 явилось шарнирное соединение лопастей несущего винта с его головкой, что и обеспечило успех этой модели. Очередной вехой в истории автожиростроения стало 18 сентября 1928 года, когда Сиерва на своем автожире С-8 совершил первый в мире перелет через Ла-Манш из Кройдона (Великобритания) в Ле Бурже (Франция). На борту аппарата находился один пассажир.

В 1921 году русский авиаконструктор Г.А. Ботезат (он покинул Россию в 1918 году) предложил американской армии свой проект вертолета. Первый полет винтокрылой машины Ботезата состоялся 18 декабря 1922 года, 19 января 1923 года машина подняла в воздух двух человек на высоту 1,2 м, 17 апреля пассажиров было уже четверо. Вертолет Ботезата был оснащен двигателем Ron мощностью 180 л.с., имел 4 шестилопастных несущих винта. Позднее этот двигатель был заменен на BR-2 Bently мощностью 200 л.с. Конструкцию вертолета усложняли 2 рулевых винта с приводом для путевого управления и еще 2 вспомогательных винта для торможения при посадке.

С 1919 по 1925 годы аргентинец Поль Патерас Пескара построил несколько моделей вертолетов в Испании и Франции. Его машины могли летать на режимах вертикального подъема, горизонтального полета, висения и планирующего спуска в случае остановки двигателя. Однако наиболее удачным оказался Pescara № 3. На нем 24 апреля 1924 года П. Пескара установил первый мировой рекорд дальности полета на вертолете — 736 м. В качестве силовой установки использовался двигатель Hispano-Suiza мощностью 180 л.с., который приводил в движение соосные винты, вращавшиеся в противоположных направлениях. Каждый несущий винт имел по четыре двойные лопасти (восемь индивидуальных лопастей), шаг которых регулировался с помощью автомата перекоса. Таким образом, пилот мог выбрать управление либо общим шагом винтов, либо циклическим.

В 1922 году сын известного американского авиаконструктора Эмиля Берлинера (этот конструктор успешно начал работы над летательными аппаратами вертикального взлета и посадки еще в самом начале XX века) Генри продемонстрировал Американскому бюро аэронавтики свой винтокрылый аппарат. Он представлял собой комбинированный вертолет, построенный по двухвинтовой поперечной схеме. Машина имела обычный самолетный фюзеляж, а вместо крыльев — фермы с подкосами, на которых крепились двухлопастные несущие винты диаметром 4,5 м, приводимые в движение двигателем мощностью 110 л.с. Этот же двигатель приводил во вращение третий небольшой несущий винт, установленный на фюзеляже перед килем и используемый для продольного управления. Вертолет поднялся с разбега на 2,1 м и пролетел 100 м со скоростью 25 км/ч (взлетная масса вертолета составляла 880 кг). Впоследствии аппарат был поврежден и больше не восстанавливался.

4 мая 1924 года был осуществлен «прорыв» в сторону увеличения дальности и продолжительности полета. Французский инженер Эмиль Эмишен пролетел на своем вертолете 1100 м по замкнутому треугольному маршруту. Полет продолжался 7 мин 40 с. Летательный аппарат Эмишена (созданный в 1923 году) представлял собой четырехвинтовой вертолет с двухлопастными несущими винтами диаметром 6,4 м, установленными на концах фюзеляжа ферменной конструкции. Их приводил в движение ротативный двигатель мощностью 120 л.с.

25 сентября 1929 года совершил первый полет автожир КАСКР-1 «Красный инженер» Н.И. Камова и Н.К. Скржинского. Автожир пролетел расстояние 250 м, высота полета составила 2–3 м. КАСКР-1 вошел в мировую историю вертолетостроения как первый советский винтокрылый летательный аппарат и как первый летательный аппарат вертикального взлета и посадки, названный «вертолетом». Это название предложили сами конструкторы. Двухместный автожир КАСКР-1 был построен на базе самолета Avro-504K. Он был оснащен двигателем М-2 мощностью 120 л.с., который приводил в движение два четырехлопастных несущих винта.

В октябре 1930 года итальянская машина конструкции д'Асканио пролетела 1078 м, став первым вертолетом, преодолевшим расстояние свыше 1 км. Два двухлопастных несущих винта, вращавшихся в противоположных направлениях, и три воздушных винта с изменяемым шагом для продольного и бокового управления приводились в действие двигателем Fiat A-50 мощностью 50 л.с.

14 августа 1932 года А.М. Черемухин установил на первом советском вертолете ЦАГИ 1-ЭА неофициальный мировой рекорд высоты полета — 605 м. ЦАГИ 1-ЭА проектировался по схеме Б.Н. Юрьева, разработанной им еще в начале века.

Два поршневых двигателя М-2 мощностью 120 л.с. каждый вращали четырехлопастный несущий винт.

Лопасти смешанной конструкции имели сложную эллиптическую форму и отличались аэродинамической компоновкой, которая обуславливала высокие тяговые характеристики несущего винта. ЦАГИ 1-ЭА был оснащен автоматом перекоса конструкции Б.Н. Юрьева, обеспечивающим управление общим и циклическим шагом лопастей несущего винта. Первый полет ЦАГИ 1-ЭА совершил в августе 1930 года.

После успешных испытаний первого полноценного вертолета ЦАГИ 1-ЭА конструкторы ЦАГИ вернулись к разработке автожиров.

3 мая 1934 года была закончена постройка первого автожира А-7. Он представлял собой двухместный автожир с тянущим двухлопастным винтом, трехлопастным несущим ротором и неубирающимися шасси. В качестве силовой установки использовался двигатель М-22. Автожир А-7 3А имел крыло, которое состояло из центроплана и консолей. 20 сентября 1934 года аппарат совершил свой первый полет.

21 декабря 1935 года Gyroplane конструкции Луи Бреге и Рене Дорана впервые развил скорость 100 км/ч. Вертолет имел двигатель Hispano-Suiza 9Q мощностью 350 л.с., приводивший в действие два соосных двухлопастных несущих винта, вращавшихся в противоположных направлениях. В 1936 году Gyroplane Бреге-Дорана поднялся на высоту 158 м и провел в воздухе больше часа, преодолев за это время расстояние в 44 км.

26 июня 1936 года состоялся первый полет двухвинтового вертолета поперечной схемы Focke-Wulf Fw-61 конструкции профессора Генриха Фокке. Вертолет был оснащен двигателем мощностью 160 л.с., приводившим в движение два несущих трехлопастных винта, вращавшихся в противоположные стороны. Винты располагались по обеим сторонам фюзеляжа на кронштейнах из металлических труб. В июне 1937 года на этом летательном аппарате (пилот Эвальд Рольфс) был установлен мировой рекорд дальности полета по замкнутому маршруту для вертолетов — 122,35 км и рекорд продолжительности пребывания в воздухе — 1 ч 25 мин 49 с. В ходе других полетов этот вертолет установил рекорд высоты — 3427 м и рекорд скорости — 122 км/ч. В 1938 году выдающаяся немецкая летчица-испытатель Ханна Райч летала на нем внутри Центрального выставочного павильона в Берлине.

14 сентября 1939 года И.И. Сикорский впервые оторвал от земли свой вертолет. Им стал VS-300 (S-46). Вертолет имел простой ферменный фюзеляж без обшивки. Первоначально на нем был установлен двигатель Lycoming мощностью 65 л.с. Вращение от него на трехлопастный несущий винт передавалось посредством клиновых ремней. Хвостовой однолопастный рулевой винт располагался на длинной коробчатой балке, склепанной из листовой стали. В дальнейшем с целью улучшения технических характеристик вертолета в его конструкцию были внесены некоторые изменения: двигатель Lycoming был заменен на Franklin мощностью 90 л.с., однолопастные рулевые винты — на двухлопастные. Однако полеты по-прежнему сопровождались большими вибрациями. 13 мая 1940 года Игорь Сикорский совершил первый полет на S-46 без привязи. Вертолет продержался в воздухе более пятнадцати минут. 6 мая 1941 года вертолет Сикорского установил мировой рекорд пребывания в воздухе — 1 ч 32 мин 49 с.

4 марта 1940 года Правительство СССР издало Постановление о создании нового вертолета, к разработке которого приступило ОКБ-3 МАИ под руководством И.П. Братухина. 27 июля 1940 года был утвержден эскизный проект вертолета, получившего обозначение 2МГ «Омега» (двухмоторный геликоптер). В основу его конструкции была положена двухвинтовая поперечная схема. Два рядных двигателя воздушного охлаждения МВ-6 Renault мощностью 220 л.с. каждый вращали два трехлопастных несущих винта. На «Омеге» двигатели были установлены вместе с несущими винтами в мотогондолах по концам консолей, что облегчало их замену. С целью сокращения длины консолей была увеличена нагрузка на винты, что позволило уменьшить их диаметр и габариты всего вертолета. Последующие разработки КБ И.П. Братухина, в частности, вертолеты «Омега-II» и Г-3 были созданы на базе первой «Омеги». Этот аппарат на целое десятилетие определил концепцию вертолетов конструкции И.П. Братухина. 18 августа 1946 года на авиационном параде в Тушино впервые демонстрировались двухвинтовые вертолеты поперечной схемы «Омега-II» и Г-3.

В 1942 году немецкий вертолет Flettner Fl-282 Kolibri взлетел с крейсера «Кельн», став первым вертолетом палубной авиации. Вертолет был оснащен двигателем Bramo-14A, установленным в середине фюзеляжа. Два двухлопастных винта были синхронизированы так, чтобы их лопасти оказались параллельными при угле поворота 45°. Угол установки винтов был 12° в сторону от фюзеляжа и 6° — вперед. Fl-282 Kolibri был выполнен по схеме с пересекающимися роторами: левый вращался против часовой стрелки, правый — по часовой стрелке. Такая схема обеспечивала хорошую управляемость и позволяла сделать конструкцию компактной, что было важно при базировании на палубе.

14 января 1942 года состоялся первый полет вертолета R-4 фирмы Sikorsky. Двухместный R-4, созданный на базе VS-300, стал первым в мире серийным вертолетом. Звездообразный двигатель воздушного охлаждения Warner R-550 мощностью 175 л.с., расположенный в центральной части фюзеляжа, приводил в движение трехлопастный несущий винт. Лонжерон лопасти представлял собой стальную цельнотянутую трубу с шестью ступенями, диаметр которых постепенно уменьшался от комля к концу. Нервюры лопастей были деревянными, обшивка — полотняной. 30 мая 1942 года он был принят на вооружение американской армии, 29 декабря 1943 года Сикорский получил заказ на производство 22 вертолетов для американской армии и береговой обороны.

В декабре 1942 года первый экземпляр маленького одноместного вертолета Bell-30 конструкции Артура Янга оторвался от земли (испытания проводились на привязи). С этого вертолета, собственно, и началась история фирмы Bell. В качестве силовой установки использовался двигатель Franklin мощностью 160 л.с., который вращал двухлопастный несущий винт диаметром 9,75 м. Главной особенностью вертолетов Янга, а следовательно, и всех вертолетов фирмы Bell вплоть до конца 60-х годов являлась конструктивная схема втулки двухлопастного несущего винта на кардане со стабилизирующим стержнем. Изменение общего и циклического шага обеспечивали осевые шарниры, с помощью которых к втулке крепились лопасти. Вертикальных шарниров не было. Доводка вертолета затянулась из-за необходимости снижения вибраций и совершенствования системы управления. В конце июня 1943 года Bell-30 совершил первый свободный полет. Всего было построено три вертолета этой модели.

Весной 1943 года совершил первый полет WNF-342 Фридриха Доблхофа — первый в мире реактивный вертолет. На нем устанавливали обычный поршневой двигатель Walter Mikron, который, работая, как компрессор, подавал сжатый воздух, смешанный с топливом, к расположенным на концах лопастей камерам сгорания. Возникающая реактивная струя вращала несущий винт.

30 августа 1944 года совершил первый демонстрационный полет вертолет ХН-44 американского конструктора Стенли Хиллера. Это был первый удачный вертолет с соосными несущими винтами и первый вертолет с цельнометаллическими лопастями несущих винтов. На XH-44 была применена новая система управления несущим винтом Rotor-Matic.

7 августа 1944 года совершил первый полет Kellett ХН-8. Это был первый вертолет перекрещивающейся схемы с двумя несущими винтами и маленьким бочкообразным фюзеляжем. Ось вращения одного несущего винта расположена под углом 12,5° к оси вращения другого, что позволяло ометаемым поверхностям винтов перекрывать друг друга, не соприкасаясь при этом лопастями. Всего было построено два ХН-8.

7 марта 1945 года совершил первый полет вертолет PV-3 (получивший в ВМС США обозначение HRP-1) конструктора Фрэнка Пясецкого. В историю мирового вертолетостроения этот аппарат вошел как первый серийный двухвинтовой вертолет продольной схемы. Оснащенный двигателем Pratt & Whitney R-1340 Wasp мощностью 600 л. с, вертолет развивал скорость до 193 км/ч. PV-3 был предназначен для транспортировки шести носилок с ранеными или груза. Вертолеты этого типа поступали в экспериментальные эскадрильи VX-3 и HMX-1 ВМС США и морской пехоты.

В июле 1945 года на армейском вертолете R-6A был совершен беспосадочный перелет протяженностью 690 км (2 марта 1944 года на таком же вертолете были установлены неофициальные рекорды дальности полета по прямой — 623 км и продолжительности полета — 4 ч 55 мин). Двухместный R-6 был построен на базе XR-4. Система несущего винта и трансмиссия вертолета были установлены в новый обтекаемый корпус с цельнометаллической полумонококовой хвостовой балкой. Новый вертолет был оснащен двигателем Avco Lycoming мощностью 225 л.с.

В сентябре 1945 года немецкий экипаж из трех человек на вертолете Focke-Achgelis Fа-223 пересек Ла-Манш и успешно приземлился в Великобритании. Шестиместный транспортный вертолет был оснащен двигателем Bramo ВМW-301R мощностью 1000 л.с. Несущие винты были расположены на трубчатых подкосах. Продольное управление на Fа-223 обеспечивалось циклическим изменением шага винта, боковое — дифференцированным изменением шага, при этом использовался руль направления. Угол установки стабилизатора можно было изменять в полете. Все управление было тросовым. В отличие от других вертолетов, на Fа-223 ручка управления шагом имела два положения: для моторного полета и режима авторотации. В результате пилот не мог менять в полете шаг винта, а использовал только ручку управления двигателем, что делало полет на вертолете более опасным, снижало характеристики машины.

В 1947 году в КБ главного конструктора А.С. Яковлева группа энтузиастов во главе с Л.С. Вильдгрубе приступила к созданию вертолета соосной схемы с двигателем М-11 мощностью 100 л.с. В феврале 1948 года был разработан опытный вертолет Як-100. Вертолет создавался по классической одновинтовой схеме с рулевым винтом и двигателем АИ-26 ГРФЛ. Во второй половине 1950 года опытный Як-100 прошел государственные испытания. Оценка была удовлетворительной, но к серийному производству вертолет принят не был.

12 ноября 1947 был осуществлен первый полет (летчик М.Д. Гуров) вертолета Ка-8 конструктора Н.И. Камова. Первый отечественный вертолет соосной схемы — сверхлегкий Ка-8 представлял собой простую конструкцию из стальных труб с открытым креслом летчика, укрепленную на двух надувных цилиндрических баллонах. Он оснащался мотоциклетным двухцилиндровым оппозитным двигателем М-76, приводившим в действие два соосных трехлопастных винта диаметром 5,6 м, вращавшихся в противоположных направлениях.

В 1947 году началось проектирование одновинтового трехместного вертолета конструкции М.Л. Миля. Он был оснащен семицилиндровым поршневым двигателем воздушного охлаждения АИ-26В мощностью 575 л.с., который вращал трехлопастный несущий винт диаметром 14,3 м. 20 сентября 1948 года летчик- испытатель М.К. Байкалов совершил на Ми-1 первый полет с поступательной скоростью. В 1950 году были завершены государственные испытания, вертолет пошел в серийное производство на Московском вертолетном заводе. Большой серией Ми-1 начал выпускаться с 1952 года на Казанском вертолетном заводе, что положило начало крупносерийному производству вертолетов в нашей стране. В мае 1954 года вертолет был введен в эксплуатацию в Гражданской авиации. 8 января 1956 года Ми-1 совершил свой первый полет в Антарктиде.

Продолжение следует