Вертолетостроение начало динамично развиваться после Второй мировой войны. Очень быстро стало понятно, что от летающих машин с винтами может быть огромная польза в хозяйстве и на войне.
В Советском Союзе в вопросе конструирования вертолетов не только не отставали от всего остального мира, но даже задавали тренд в некоторых вопросах. За полвека было сделано огромное количество машин. Посмотрим на самые интересные из тех, что сегодня уже почти не представляется возможности увидеть.
Дополнительные источники:
- Вертолет Ломоносова https://avia.pro/blog/vertolet-lomonosova
- Автомат перекоса Юрьева https://www.youtube.com/watch?v=dtabeHixJUA
- Динамика полёта вертолета https://dcs-docs.lordvesel.win/ru/mi8/03.dynamic/
- История и конструкция вертолета https://sitekid.ru/izobreteniya_i_tehnika/aviaciya/vertolety.html
- Советский «супертяж» Ми-26. Уникальный винт https://topwar.ru/156964-sovetskij-supertjazh-mi-26-chast-2.html
- История вертолётов. 1 серия
- История вертолётов. 2 серия
- История вертолётов. 3 серия
- История вертолётов. 4 серия
Первые научные исследования
В 70-е годы XIX века много опытов провел русский ученый и академик Михаил Рыкачёв (1840 — 1919). Он сконструировал стенд для проверки свойств несущего винта и развиваемой подъемной силы.
Михаил Рыкачёв и его стенд
Рыкачёв установил, что подъемная сила зависит не только от скорости вращения лопастей, но и от угла установки лопастей относительно продольной оси — шага винта. При увеличении шага подъемная сила растет.
Шаг винта
Также Рыкачёв заключил, что для управления геликоптером нужно наклонять плоскость вращения винта. Часть силы, создаваемая вращением лопастей, пойдет не только вверх, но и по горизонтали. Исследования Рогачева вошли в основу систем управления вертолётов.
Свои научные исследования по теме машин с вертикальным взлетом велись и на Западе – во Франции, Германии, США, Великобритании.
Автомат перекоса Бориса Юрьева
Вертолеты нуждались в более эффективном решении задач управления полетом. Еще в 1911 году оригинальную идею управления полётом предложил Борис Юрьев (1889 — 1957) — будущий советский академик, основоположник советского вертолетостроения, ученик основоположника гидро- и аэродинамики Николая Жуковского, а тогда — студент Московского императорского технического училища. Юрьев стал одним из первых в мире, кто пришел к этому принципу управления.
Борис Юрьев и автомат перекоса
Свое изобретение Юрьев назвал автоматом перекоса. По задумке Юрьева шаг каждой лопасти по мере их кругового движения должен был циклически меняться с помощью специального механизма. Чтобы двигаться вперед, нужно было наклонить вертолёт вперед. Для этого шаг лопасти в задней части винта с помощью автомата перекоса увеличивался, а в передней – уменьшался. Таким же образом можно было двигаться вбок.
Управление полётом с помощью автомата перекоса
На сегодняшний день автомат перекоса применяется на вертолета всех схем и признан как самый эффективный.
Идеи машин с вертикальным взлётом
Геликоптер Леонардо да Винчи
Идею вертикально взлетающего аппарата в XV веке предложил Леонардо да Винчи – итальянский художник, учёный, изобретатель, крупнейший представитель искусства Высокого Возрождения. За основу он взял винт Архимеда, под которым крепилась люлька с людьми. Люди должны были двигаться по кругу и раскручивать винт. Нужно заметить, что большинство чертежей да Винчи так и остались на бумаге.
Геликоптер Леонардо да Винчи
Аэродромическая машина Ломоносова
В XVIII веке первый русский учёный и академик Михаил Ломоносов предложил построить вертикально взлетающий аппарат для исследования атмосферы. Аппарат должен был поднимать приборы — например, термометр. До нас дошло описание такого устройства Ломоносова, но никаких рисунков не осталось.
Известно, что два винта должны были вращаться с помощью взведенных часовых пружин. Было установлено, что аппарат Ломоносова смог бы поднять 10 грамм груза. Ломоносов понимал, что нужны пружины помощнее, но они и весили бы больше. Т.е. изначально все упиралось в отсутствии подходящего двигателя.
Аэродромическая машина Ломоносова
В протоколах академии от 1 июля 1754 г. записано:
«Бысоко-почтенный советник Ломоносов показал изобретенную им машину, называемую им аэродромической (воздухо-бежной), которая должна употребляться для того, чтобы с помощью крыльев, движимых горизонтально в различных направлениях силой пружины, какой обычно снабжаются часы, нажимать воздух (отбрасывать его вниз), отчего машина будет подниматься в верхние слои воздуха, с той целью, чтобы можно было обследовать условия (состояние) верхнего воздуха посредством метеорологических машин (приборов), присоединенных к этой аэродромической машине. Машина подвешивалась на шнуре, протянутом по двум блокам, и удерживалась в равновесии грузиками, подвешенными с противоположного конца. Как только пружина заводилась, [машина] поднималась в высоту и потому обещала достижение желаемого действия».
Вертолёт из перьев
Первой действующей моделью «вертолёта» признано изобретение французов – естествоиспытателя Лонуа и физика-механика Бьенвеню. Они представили устройство в 1784 году в Парижской академии наук. Два винта из перьев вращались под действием упруго скрученной тетивы.
Вертолёт Лонуа и Бьенвеню
XIX век не дал ощутимого прорыва в вертолетостроении. Лишь в начале 20 века произошла техническая революция — появился достаточно легкий и мощный двигатель внутреннего сгорания. С этих пор в истории покорения неба началась новая эпоха.
Первые испытатели вертолетов столкнулись с массой проблем. Подъемная сила, создаваемая винтами, была направлена строго вверх. А как управлять самолетом и двигаться влево, вправо, вперед и назад?
Первые вертолёты с управляемым горизонтальным полётом
Вертолёт Генри Берлинера
В 1922 году американец Генри Берлинер предложил оригинальную идею — по бокам фюзеляжа истребителя располагались два винта на поперечной балке, направленные вверх. В хвосте был еще один небольшой винт, который отклонял фюзеляж вертолета по тангажу (вперед-назад), создавая нужную силу для горизонтального движения. Как показали испытательные полёты, такой геликоптер плохо управлялся и был неустойчив в полёте.
Вертолёт Генри Берлинера
Вертолёт Георгия Ботезата
Примерно в эти годы свое решение проблемы управления предложил русско-американский ученый, математик и изобретатель Георгий Ботезат (1882-1940), эмигрировавший в США.
Он создал «квадрокоптер» — вертолет с 4-мя несущими винтами. Регулируя шаг каждого из 4-х винтов, можно было управлять горизонтальным полетом. Но конструкция получилась громоздкой и тяжелой. Ботезату удалось взлететь на 4 метра и продержаться в воздухе около 2 минут.
Вертолёт Ботезата с 4 винтами. 1922 год
Первый вертолёт с автоматом перекоса
Из-за дефицита финансирования первенство в применении автоматов перекоса перешло к аргентинцу Раулю Пескара (1890-1966), который впервые запустил свой геликоптер в 1921 году в Испании. Это был вертолёт с двумя соосными винтами, вращающимися в разные стороны. На нем были установлены ряд мировых рекордов — полет со скоростью 8 км/ч на дальность 1000 метров.
Модель соосного вертолета 4S Рауля Пескара, 1931 год
Первый советский вертолёт
В ЦАГИ (Центральный аэрогидродинамический институт им. Жуковского — 1918 год создания) в 1926 году была образована вертолетная группа и был построен специальный стенд для изучения динамики несущего винта, аэродинамики лопастей, свойств трансмиссии двигателя. В ЦАГИ решались вопросы прочности и автомата перекоса.
Вертолет с одним несущим винтом ЦАГИ-1 ЭА
В августе 1930 г. под руководством Алексея Черёмухина (1895 — 1958) был построен экспериментальный аппарат — одновинтовой вертолет ЦАГИ-1-ЭА. Это было революционное решение.
Еще на заре вертолётостроения пришли к выводу, что если винт будет один, то сам аппарат будет вращаться в противоположную сторону — согласно третьему закону Ньютона «действие равно противодействию». Поэтому все вертолёты до этого имели четное количество винтов — половина вращалась в одном направлении, половина в другом. Создавались вертолеты на 2, 4, 6 и даже 8 винтов. Были вертолеты с соосной схемой, когда два винта, вращающиеся в противоположную сторону, находились на одной оси.
Еще в 1911 году Борис Юрьев предложил схему с одним несущим винтом. Чтобы машина не вращалась в противоположную от винта сторону, нужен был рулевой винт в хвосте.
Авиаконструктор Алексей Черёмухин (1895 — 1958)
Испытания такого одновинтового вертолета начались спустя много лет — осенью 1930 года. Правда, ЦАГИ-1 имел не один, а 4 рулевых винта — по два спереди и по два сзади. Бессменным испытателем этого вертолёта был его конструктор — Алексей Черёмухин (участник Первой мировой войны и лётчик истребитель).
Вертолет ЦАГИ-1 ЭА
16 августа 1932 года Черёмухин поднял одновинтовой вертолёт ЦАГИ-1 на высоту 605 метров и побил мировой рекорд итальянца д’Асканио аж в 34 раза.
Конец 1930-хх и 40-е годы стали очень непростыми для вертолетостроения в СССР. Вначале – аресты и расформирование группы в ЦАГИ, затем война. Но несмотря ни на что, советская инженерная и научная мысль вырвала пальму первенства в вертолетостроении. И произошло это уже в начале 50-хх годов XX века.
На некоторое время вперед выходят немцы , а затем американцы с вертолётами русского эмигранта в США Игоря Сикорского (1889 — 1972).
Сикорский на обложках американских журналов. Фото: warspot.ru
