История вертолетов

Идея вертолета

Исследователи относят первенство идеи вертолета китайцам. Известно, что в IV веке нашей эры в книге "Пао Фу То" рассказывается об умельце, который описывает деревянный аппарат с винтом на вертикальном валу, приводимый в движение ремнями.

Первая модель вертолета

Первым человеком, употребившим слово «геликоптер», был итальянский ученый Леонардо да Винчи. Слова «спираль» и «крыло» в его переводе с греческого языка стали звучать как «хеликс» («helix») и «птерон» («pteron»). Среди проектов летательных аппаратов, разработанных Леонардо да Винчи, можно встретить модель геликоптера со спиральным ротором из накрахмаленного льняного полотна датируемую примерно 1480 годом. Предполагалось, что ротор будет приводиться в действие пилотом, который обмотает вокруг мачты веревку и, рванув за нее, приведет ротор во вращение, как это делали раньше, запуская в воздух игрушки. К сожалению, не сохранилось свидетельств современников о том, поднималась ли хоть раз в воздух эта конструкция великого Леонардо.

Первый полет модели вертолета

Но зато достоверно известно, что русскому ученому М.В. Ломоносову в 1754 г. это удалось. Винты «аэродинамической машины» М.В. Ломоносова (модель вертолета с двумя несущими винтами, вращающимися в противоположных направлениях) приводились в действие часовой пружиной, помешенной в коробку. Однако мощности пружины было недостаточно для того, чтобы модель вертолета могла подняться вверх самостоятельно. Ученому пришлось пойти на хитрость. Уравновесив модель вертолета при помощи груза, перекинутого через блок, подвешенный к потолку, Ломоносов запустил пружину, и модель вертолета через некоторое время, к восторгу присутствующих — членов Петербургской академии наук — оторвалась от земли.

Однако сказать, что вертолет появился в XVIII в., было бы не правильно. Впрочем, как нельзя назвать вертолетом и модель, созданную в 1842 г. англичанином У.Т. Филлипсом. Хотя нельзя не отдать должное его оригинальному аппарату, в котором использовался реактивный принцип вращения несущего винта. Для этого из концов лопастей вырывался находившийся под давлением пар, который и вращал ротор.

Первый вертолет

Лишь в начале XX в. можно было с уверенностью сказать о том, что в распоряжении человека появился еще один вид летательных аппаратов — вертолет. 16 сентября 1907 г. во Франции было объявлено о создании братьями Бреге первого в мире вертолета, способного оторваться от земли с человеком на борту. «Gyroplane» («Жироплан»), как назвали создатели свой летательный аппарат, приводился в движение одним бензиновым двигателем, соединенным с 4 винтами. Однако это не был свободный полет, поскольку 4 человека на земле обеспечивали устойчивость вертолета, подпирая его длинными деревянными шестами, которые, хотя и не способствовали созданию подъемной силы, но определенным образом ограничивали управление.

Первый полет вертолета

И вот 13 ноября 1907 года, во Франции вертолет совершил свой первый полет с человеком на борту. Производитель велосипедов и мастер по ремонту из Лизье (Франция) в 24 года Поль Корню создал первую работающую модель вертолета. Этот вертолет весил 13 кг и имел два «ротора», размещенных с обеих сторон металлической рамы, в которой размещался маломощный мотор в 2 л.с. Эта модель вертолета совершила несколько прыжков в воздух на глазах у зрителей, дав Корню уверенность в том, что он на правильном пути.

Позднее он занялся разработкой большой машины на деньги частных спонсоров. Корню начал строить вертолет в 1906 году. Он работал в одиночку и продвигался довольно медленно. Вертолет, разработку которого он завершил в 1907 году, имел V-образную раму, несущую двигатель «Антуанэтт» мощностью 24 л.с. и пилота. Трансмиссия обеспечивалась ремнем длиной 24 метра, соединяющим двигатель с двумя большими шкивами, на которых крепились двухлопастные винты по обеим сторонам конструкции. Плоскости рулевого управления размещались непосредственно под винтами. Он поднялся в воздух на двухвинтовом вертолете всего на 20 с на высоту 1,5 м. Но даже такая высота по тем временам казалась огромной, и поэтому все последующие испытания проводились на привязи. Хотя вертолет, построенный Полем Корню, не годился для какого бы то ни было практического использования, именно с момента его старта начат отсчет развития вертолетостроения.

Развитие вертолетов

Вообще мировая вертолетная промышленность не мыслима без русских изобретателей и инженеров. Еще до знаменитого Игоря Сикорского концепцию главного и хвостового роторов для вертолетов предложил Борис Юрьев в 1911 году. На основе своих изысканий, он построил аппарат, концептуально мало отличающийся от современных вертолетов: один винт – несущий - сверху на корпусе, второй винт - стабилизирующий – на длинном хвосте вертолета. В 30-х годах одним из центров вертолетных технологий стал ЦАГИ (Центральный аэрогидродинамический институт), где было выпущено несколько оригинальных моделей.

Первым вертолетом, взлетавшим во время испытаний, была машина французских изобретателей Г. Папена и Ж. Руйи. Двигатель мощностью около 80 л.с. приводил в действие вентилятор, создававший воздушный поток, который, выходя из отверстия в единственной полой лопасти несущего винта, заставлял ее вращаться. Во время испытаний, проводившихся на озере Серсей 31 марта 1915 г., вертолет затонул.

Аэромобиль

Б.В. Татаринов сконструировал «аэромобиль». Конструкция неоднократно переделывалась изобретателем и в окончательном варианте представляла собой платформу на 4 колесах. Бензиновый двигатель мощностью 20 л.с. должен был вращать 4 «центрифугальных» пропеллера с короткими желобообразными лопастями. Модель его вертолета, который сам автор называл «аэромобилем», на демонстрации перед специалистами Главного инженерного управления смогла поднять с места груз в 6,5 кг. Военное ведомство выделило изобретателю 50 тыс. рублей, мастерскую-лабораторию и стало терпеливо ждать полноразмерный образец. Однако он так и не был изготовлен. Когда вышли все сроки, искренне верящего в свои идеи В.В. Татаринова объявили авантюристом и обвинили в нерациональном расходовании государственных средств.

Появление современной компоновки вертолетов

Более удачливым в области вертолетостроения оказался выпускник Московского кадетского корпуса Б.Н. Юрьев. Вместе с сокурсником Г.Х. Сабининым он создает так называемую импульсную теорию воздушного винта, которая позволила рассчитывать винты любой формы. Кстати, назвав эту теорию именами авторов, Н.Е. Жуковский включил ее в свои лекции по авиации — «Теоретические основы воздухоплавания».

В 1910 г. Б.Н. Юрьев разрабатывает одновинтовую схему вертолета. Она остается самой популярной даже в наши дни. Для того чтобы огромный реактивный момент, развиваемый одним винтом, не заставил вращаться сам корпус вертолета в обратную сторону, изобретатель применил дополнительные рулевые винты, расположенные справа и слева от несущего винта.

«История с геликоптером Татаринова крайне болезненно отразилась на дальнейших работах в России по геликоптерам, так как военное ведомство, опасаясь опять попасть впросак, вообще перестало оказывать какую-либо реальную помощь изобретателям в этой области», — писал позже выдающийся советский ученый, автор самой распространенной в мире одновинтовой схемы вертолета, академик Борис Николаевич Юрьев.

Появление автомата перекоса

Предельно упрощая компоновку вертолета, Б.Н. Юрьев применяет самолетный фюзеляж с одним рулевым пропеллером на хвосте. А затем вносит в ее конструкцию оригинальную идею — автомат перекоса. Оказалось, что немного перекашивая, наклоняя ось вращения вертолетного ротора можно заставить вертолет лететь в том или ином направлении. Этим устройством и поныне оснащается любой вертолет, каких бы размеров и веса он ни был.

Однако к строительству своего первого вертолета Б.Н. Юрьев смог приступить только в 1912 г., накануне Второго всероссийского воздухоплавательного съезда и Международной выставки воздухоплавания и автомобилизма. Отсутствие средств, качественных материалов, подходящего двигателя помешало воплотить задуманное. Поэтому в московском Манеже был представлен полноразмерный макет вертолета, а не готовая конструкция. Однако золотая медаль за теоретическую разработку проекта вертолета, которой устроители выставки удостоили Бориса Николаевича Юрьева, ознаменовала его важнейший вклад в историю винтокрылых машин.

Развитие вертолетов

Первый вертолет с циклическим управлением шагом винта продемонстрировал в 1912 г. датчанин Якоб К.Х. Эллехаммер. Радиальный двигатель мощностью 36 л.с. приводил в действие врашаюшиеся в противоположных направлениях винты диаметром 7,5 м.

Германский аппарат "Фокке-Анхелис Fw-61" был первым действительно удачным вертолетом, и в 1936 г. началась целая серия его рекордных полетов. Конструктор Игорь Сикорский в своем У8-300 в 1938 г. применил хвостовой винт для противодействия тенденции к повороту фюзеляжа от вращения ротора.

Вертолеты Сикорского

Первым ценным с точки зрения практики стал вертолет нашего соотечественника Игоря Сикорского, уехавшего в США после революции. До этого в России Сикорский занимался самолетами, но всемирную славу и известность ему принесли именно вертолеты. Вертолет Сикорского R-4 "Ховерфлай" положил начало компоновке большинства вертолетов. Главный ротор отрывает аппарат от земли, в то время как меньший по размеру хвостовой винт обеспечивает его устойчивость при висении. Лопасти главного ротора врезаются в воздух, чтобы возникла подъемная сила, и слегка наклоняются в сторону полета - вперед, назад или вбок. Вертолет, построенный в 1942 году на базе родоначальника марки VS300 R-4, стал первым вертолетом, принятым на вооружение армией и участвовавшем в боевых операциях Второй мировой войны.

Вертолеты Камова

Практическая ценность вертолета была неоспорима, и после войны начался бурный рост разработок машин, способных взлетать и приземляться практически в любом месте. В общем вертолетном ряду отдельно стоят вертолеты, построенные Николаем Камовым. Его довоенные разработки велись в общем русле работ по вертолетам. Но в 1944 году Камов представил первый летный образец вертолета с соосной схемой, когда два винта, располагающиеся на общей оси, вращаются навстречу друг другу. Соосная схема открывала для вертолетов огромные перспективы в плане маневренности и управления. До сих пор боевые и гражданские вертолеты марки «Камов» практически не имеют в мире аналогов.

Другие схемы вертолетов

Помимо классических, хорошо зарекомендовавших себя моделей, делались попытки создания разного рода экспериментальных моделей и конфигураций вертолетов. «Летающие краны», гибриды самолета и вертолета, опыты с различным расположением винтов. Одной из главных проблем, которую старались решить конструкторы, - это увеличение скорости вертолетов. Отсюда и гибридные варианты с разворачивающимися винтами. Пока взлетает – вертолет, взлетел – самолет. Но в серию такие аппараты так и не пошли. Единственное, чем кончилась гибридизация, это создание самолетов с вертикальным взлетом, принцип полета которых довольно далек от вертолетной концепции.

Современные вертолеты