13 января 1942 года впервые поднялся в воздух вертолет Сикорского - первый в мире вертолет, предназначенный для военных целей. Разработки вертолётов ученый-авиаконструктор Игорь Сикорский начал ещё в дореволюционной России, а реализовал их в жизнь уже будучи в эмиграции в США. Сегодня в нашем обзоре десятка самых известных военных вертолётов.

Легкий многоцелевой вертолет Сикорский R-4 «Ховерфлай»

Первый вертолёт Сикорского VS-300 поднялся в воздух ещё в 1939 году. Конструктор лично пилотировал машину. Вид у VS-300 был совершенно примитивный, а фюзеляж даже не имел обшивки. Лётчик сидел в маленьком кресле совершенно открыто, прямо перед двигателем. Первоначально на вертолёте был установлен мотор «Лайкоминг» мощностью в 65 лошадиных сил, который приводил в движение трёхлопастной винт. Вертолет был тяжел в управлении, сильно вибрировал и продержался в воздухе всего несколько секунд.

Сикорский продолжил свои разработки и в январе 1942 представил вертолёт R-4 «Ховерфлай». Вертолёт мог развивать скорость до 120 км\ч и пролетать 180 км, поднимаясь с одним пилотом на высоту 3650 метров (на 2800 метров – с двумя пилотами). Предназначение первого военного вертолёта – связь и спасательные работы. Сикорский R-4 «Ховерфлай» состоял на вооружении в Соединённых Штатах с 1942 года и с 1945 на вооружении в Великобритании. Военная авиация эксплуатировала этот вертолёт на Аляске и во время войны в Бирме, где R-4 обеспечивал продвижение американских войск в джунглях, доставляя грузы и сообщения и эвакуируя раненных. С вооружения R-4 был снят в конце 1940-х.

Первым советским серийным вертолётом стал МИ-1. По лётно-техническим характеристикам Ми-1 походил на известный американский вертолёт Sikorsky S-51 (1949 г.). Но если американский вертолёт был выпущен небольшой серией и строился недолго, то вертолеты Ми-1 получили самое широкое применение в народном хозяйстве и в вооруженных силах СССР, а также других стран, куда вертолёт экспортировался.

С 1954 года вертолеты Ми-1 выпускались в Оренбурге, позже – в Ростове, а с 1957 года их производили по лицензии в Польше. Всего было построено более 2,5 тыс. вертолётов Ми-2. В период с 1958 года по 1968 на этом вертолёте было установлено 27 международных рекордов, в том числе рекорд скорости (141.392 км/ч), рекорд высоты (6700 м) и дальности полёта (1654.571 км). Ми-1 и сегодня находятся в эксплуатации во многих странах мира.

Ми-8 - самый популярный вертолет в мире

Вертолёт Ми-8 был запущен в производство в 1965 году. История этой машины началась в 1958 году, когда Никита Хрущёв вызвал конструктора Михаила Миля в Кремль и предложил отправиться в США, чтобы закупить несколько вертолётов фирмы Сикорского, а самое главное – осмотреть производство и выяснить возможности американских машин.

Вертолёт Ми-8 был оснащён двумя 1500-сильными двигателями с 12-ступенчатым компрессором, с кольцевой прямоточной камерой сгорания и 2-ступенчатой осевой турбиной. При отказе одного из двигателей другой автоматически выходил на повышенную мощность, благодаря чему вертикальный полёт машина выполняла без снижения высоты. Кроме 3-х членов экипажа вертолёт мог взять на борт 24 десантника или 28 пассажиров и перенести их на расстояние до 425 км с крейсерской скоростью 225 км\ч. Максимальная скорость Ми-8 - 250 км/ч.

В июне 1965 года СССР представил Ми-8 на международном авиасалоне в Ле-Бурже, и вертолёт стал настоящей сенсацией.

За 50 лет существования машины выпущено более 12 тыс. Ми-8 различных модификаций. Последняя военная модификация этого вертолёта - Ми-8АМТШ «Терминатор» предназначена для борьбы с бронированными надводными, наземными, подвижными и неподвижными малоразмерными целями, для перевозки десанта, военных грузов, раненых, для поражения живой силы противника, а также для эвакуационных операций и поисково-спасательных работ.

В ноябре 1986 года поднялся в воздух советский вертолёт Ка-31, не имеющий аналогов в мировом вертолетостроении. Главная его особенность – возможность ведения радиолокационного дозора. Вертолёт может базироваться на кораблях, а может быть использован в сухопутном варианте для решения задач ПВО наземных войск.

На борту Ка-31 установлен радиоэлектронный комплекс, позволяющий вести автоматизированный полет вертолета в любых климатических и погодных условиях по запрограммированному маршруту, обнаруживать и брать на автосопровождение до 20 целей. При том информацию о целях вертолёт передаёт на пункты управления по телекодовому каналу связи.

Вертолёт и сегодня не имеет аналогов по своим боевым характеристикам. Он способен обнаруживать воздушные цели типа «самолёт - вертолёт» на дальних рубежах на предельно малых высотах полета. Используется вертолёт и для обнаружения надводных кораблей и их сопровождения. Вертолет корабельного базирования Ка-31 способен защищать от воздушных ударов соединения боевых кораблей, которые действуют вне зоны самолетов ДРЛО и береговых РЛС. Ка-31 стоит в настоящее время на вооружении в РФ и в Индии.

Ка-50 «Чёрная акула»

Советский вертолёт Ка-50, опытный образец которого поднялся в воздух летом 1982 года, стал первым в мире вертолётом с катапультируемым сидением, обеспечивающим спасение пилота в любых режимах полета. Безопасности лётчика в этой машине уделили особое место: кабина полностью бронированная с использованием разнесенных металлических плит, общая масса которых превышает 300 кг. Испытания показали, что защита пилота гарантирована при попадании в борт машины пуль калибра 12,7 мм и осколков 20-мм снарядов.

Испытания этого вертолёта держались в строжайшей секретности. Проходили испытания неподалёку от Москвы, на виду у множества любопытствующих. Поэтому специалисты ОКБ пошли на оригинальные меры маскировки: боевую машину превратили в транспортную, дорисовав яркой желтой краской на бортах фюзеляжа дополнительные окна и двери.

Первое боевое крещение вертолёта Ка-50 состоялось в ходе антитеррористической операции армии РФ в Чечне в январе 2001 года. Машина способна выполнять боевые задачи в сложнейших горных условиях, демонстрируя в бою энерговооруженность и маневренность.

Ми-26 – крупнейший в мире многоцелевой транспортный вертолет, который используется как в гражданской, так и в военной авиации. Первый Ми-26 поднялся в воздух в 1977 году. На сегодняшний день вертолёт, который лётчики прозвали «летающая корова», является самым большим вертолётом в мире. Он способен поднять в воздух до 20 тонн груза, и не только на борту, но и на внешней подвеске. Для тяжёлых грузов предусмотрела лебёдка, поднимающая грузы до 500 кг. Вертолет вмещает 82 десантников или 60 носилок с ранеными. Максимальная скорость машины – 295 км\ч.

Sikorsky UH-60 «Черный Ястреб»

Вертолётом ХХI века многие считают вертолёт Sikorsky UH-60 «Черный Ястреб», созданный 40 лет назад. При грузоподъёмности 1500 кг на борту или до 4000 кг на внешней подвеске, он берёт на борт 14 бойцов. Сегодня существует базовая сухопутная версия UH-60 и 2 противолодочные версии - SH-60F «Ocean Hawk» и SH-60B «Sea Hawk». Есть так же линейка палубных вертолетов, вертолетов огневой поддержки, машин для спецопераций, санитарные версии и постановщики помех. Sikorsky UH-60 используется как штабной вертолёт для генералитета и чиновников высокого ранга. Сегодня этот вертолёт активно поставляется на экспорт.

Ударный вертолет Boeing AH-64 «Apache»

Культовый вертолёт «Apache» получил известность в операции «Буря в пустыне», где, как заявляли представители НАТО, успешно боролся с танками, и стал прообразом целого класса современных боевых вертолетов. Этот вертолёт регулярно используется ВВС Армии Обороны Израиля. На вертолёте установлено 16 противотанковых ракет «Хэллфайр», ракетные комплексы «Стингер» для воздушного боя и 30 мм встроенная автоматическая пушка.

Специалисты утверждают, что сегодня открытый вызов «Апачу» по летным ТТХ бросил российский Ми-28Н «Ночной Охотник». А в 2002 году экспортный вариант Ми-24 с современным БРЭО ВВС КНДР сбил из засады южнокорейский «Апач». Южная Корея потерю признала и потребовала от США провести бесплатную парка своих «Апачей». Спор не разрешён до сего времени. Американские вертолёты становились даже источником вдохновения для дизайнеров, создавших коллекцию .

«Хьюи» (Ирокез) – символ вьетнамской войны

Вертолёт «Хьюи» вместе с напалмом стал символом войны во Вьетнаме. Эти вертолёты были для американских военных «родным домом» - доставляли их на позиции, снабжали провизией и боеприпасами, подвозили снаряжение и эвакуировали с поля боя.

По статистике, за 11 лет ведения войны «Хьюи» совершили 36 млн боевых вылетов. Если взять в расчёт, что на базу не вернулись 3 тыс. машин, получается, что на 18 тыс. боевых вылетов приходилась 1 безвозвратная потеря. Результат уникальный! И это при том, что «Хьюи» вообще не имели бронирования.

Ми-24 «Крокодил» – вертолёт-гибрид

Ми-24 – транспортно-боевой советский вертолёт, первый полёт которого состоялся в 1969 году. В НАТО он получил кодовое имя «Лань» (Hind), и американские специалисты вынесли вердикт: Ми-24 вертолётом не является.

Хотя внешне Ми-24 похож на вертолет и применяется, как вертолет, с технической точки зрения – это гибрид. Он не может взлетать с «пятачка». Его визуально непропорционально большие пилоны являются на самом деле крыльями. Ми-24 создавали как «летающей БМП». И конструкторам удалось превратить тяжёлый бронированный вертолёт в один из самых быстрых боевых вертолетов в мире (развивает скорость до 320 км\ч).

«Крокодил» принимал участие в боевых действиях в Памирских горах, в ущельях Кавказа, в тропических лесах Экваториальной Африки и в знойных азиатских пустынях. Боевая слава к нему пришла в Афганистане. Этот уникальный винтокрылый штурмовик стал символом той войны. Один из афганских моджахедов в интервью американскому новостному каналу о «Крокодиле» сказал так: «Мы не боимся русских, но мы боимся их вертолетов». Ми-24 является единственным вертолетом в мире, который в воздушном бою сбил боевой самолет (истребитель F-4 "Фантом")

Первый эскиз вертолета с кратким описанием сделал в 1489 г. Леонардо да Винчи. Его вертолет приводился в движение мускульной силой. Неизвестно, проводил ли Леонардо испытания своего аппарата, поскольку не осталось никаких документов, свидетельствующих об этом. 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 М.В. 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 игрушечной модели составлял около 80 г.

В 90-е годы XIX в. созданием вертолета начал заниматься Н.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.

Еще в конце XIX в. было предложено несколько схем вертолета: одновинтовая, соосная, поперечная и продольная схема расположения винтов.

Недостатком одновинтовой схемы был реактивный момент, возникающий при вращении винта. Он заставлял вращаться не столько сам винт, сколько гондолу вертолета. Для его компенсации предлагалось устанавливать рулевые винты или применять двухвинтовую соосную схему. Для обеспечения поступательного движения вертолета предлагалось применять пропеллеры или наклон оси вращающегося винта. Были также предложения использовать машущие крылья, гребные колеса, наземные буксиры и парус.

Особую роль в истории мирового вертолетостроения занимает работа в 1908--1914 гг. студента Московского технического училища Б.Н. Юрьева. Он возглавлял группу студентов, членов комиссии по геликоптерам при Воздухоплавательном кружке МТУ. В 1911 г. Юрьев разработал проект одновинтового вертолета с хвостовым рулевым винтом. В этом проекте Юрьев смог решить проблему уравновешивания реактивного момента, действующего на гондолу. Для этого он применил рулевой винт, установленный на хвосте вертолета и приводимый в движение передачей от двигателя. Поскольку у силы, создаваемой хвостовым винтом, было большое плечо относительно центра тяжести вертолета, ее действие уравновешивало реактивный момент. Для поворота вертолета Юрьев предложил делать шаг лопастей хвостового винта изменяемым. При увеличении тяги этого винта можно было преодолевать реактивный момент главного винта и разворачивать машину в нужном направлении.

Чтобы обеспечить управляемость вертолета относительно продольной и поперечной осей, можно было поставить сбоку и спереди машины по одному винту. Боковой винт управлял бы креном вертолета, а передний регулировал высоту полета аппарата. Однако такая схема была очень сложной и делала вертолет неустойчивым. Поэтому Юрьев сконструировал несущий винт таким образом, что тот самостоятельно создавал оба момента, необходимые для управления вертолетом. С этой целью изобретатель создал аппарат перекоса. Принцип его работы состоял в том, что управление полетом осуществлялось путем изменения угла наклона лопастей к плоскости вращения, что достигалось подвижностью лопастей относительно их продольных осей. Если разные участки описываемого круга лопасть проходила с различными углами установки, то это приводило к увеличению или уменьшению тяги на этих участках. В результате несущий винт поворачивался в соответствующую сторону.

Необходимую установку лопастей и обеспечивал автомат. Он состоял из двух колец, связанных жесткой скользящей связью и подвешенных на кардане на неподвижной опоре. Внутреннее, подвижное, кольцо было связано тягами с рычагами, поворачивающими лопасти, и вращалось вместе с валом винта. Внешнее, неподвижное, кольцо было связано с тягами продольного и поперечного управления. Оно передавало усилие от этих тяг на подвижное кольцо, изменяя при этом угол наклона последнего. Наклоняясь, подвижное кольцо вызывало изменение углов установки лопастей относительно продольной оси и появление горизонтальной составляющей тяги несущего винта. Эта составляющая сообщала вертолету поступательное движение и наклоняла его в сторону движения. Для поворота было необходимо направить в нужную сторону внешнее кольцо.

Для вертикального перемещения вертолета служила система управления общим шагом винта. Оно достигалось одновременным увеличением или уменьшением углов установки всех лопастей несущего винта путем поднимания или опускания скользящего кардана автомата перекоса. Одновременно увеличивалась или уменьшалась тяга двигателя.

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.

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. Вертолет имел простую конструкцию: фюзеляж представлял собой ферму из стальных труб, кресло пилота было открытым и находилось впереди двигателя мощностью 65 л. с. Вращение посредством ременной передачи передавалось на редуктор, приводящий в движение трехлопастный несущий винт. Рулевой однолопастный винт устанавливался в хвосте на коробкообразной балке.

Испытания показали несовершенство конструкции. Из-за неправильного расчета плохо работал автомат перекоса. Это привело к плохой управляемости вертолета. При одном испытании он опрокинулся и разбился. После этого Сикорский применил схему с тремя рулевыми винтами. Эта машина хорошо управлялась и в мае 1940 г. Сикорский показал ее летчикам. 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. Два года Сикорский менял конструкцию, используя различные системы управления. Это помогло ему в создании новых вертолетов.

После войны в СССР, были созданы конструкторские бюро М.Л. Миля и Н.С. Камова. В первом разрабатывались одновинтовые вертолеты, во втором - вертолеты, работающие по двухвинтовой соосной схеме. Кроме них вертолётами занималось КБ А.С. Яковлева. Первым советским серийным вертолетом стал Ми-1, выпуск которого начался в 1951 году.

На современных вертолетах устанавливают поршневые и воздушно-реактивные двигатели. Для кратковременного увеличения мощности при взлете и посадке вертолета может применяться ракетный двигатель. На некоторых вертолетах применяли самолетные одновальные турбовинтовые двигатели и двухвальные турбовинтовые двигатели со свободной турбиной. Возможен также реактивный привод несущего винта, в котором окружное усилие создается автономными реактивными двигателями, расположенными на лопастях несущего винта, или истечением газа из сопловых отверстий, расположенных на концах лопастей.

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.

Массовое применение вертолетов стало возможным благодаря тому, что были решены две главные проблемы - достигнут необходимый уровень безопасности полета и созданы винтокрылые аппараты с высокими летными характеристиками и технико-экономическими показателями.

Летные испытания и исследования являются важнейшим завершающим этапом разработки вертолетов и внедрения их в серийное производство и эксплуатацию. Отечественный и зарубежный опыт вертолетостроения показывает, что летные испытания и исследования позволяют приобрести такую информацию, которая не может быть получена другими методами.

По результатам летных испытаний разрабатывают научно обоснованные и надежно апробированные в полетах методические руководства, позволяющие получать достоверные и сравниваемые данные для определения всех летно-технических характеристик, разрабатывать рекомендации по пилотированию, ограничениям режимов полета в различных условиях. Летные исследования позволяют также получать уникальные рекомендации по решению ряда научно-технических проблем на этапе проектирования вертолетов.

Расширение круга задач, решаемых в натурном эксперименте, приводит к тому, что трудоемкость летных испытаний, а следовательно, и сроки их проведения неуклонно увеличиваются. По стоимости и времени проведения работ летные испытания стали сопоставимы с другими этапами общего процесса теоретической и экспериментальной разработки, конструирования опытного вертолета.

Значительное место в летных испытаниях занимает определение аэродинамических и летных характеристик вертолетов, для чего необходимо решить следующие задачи:

выявить из всей совокупности необходимый минимум летных характеристик, которые позволяют в полной мере определить транспортные возможности вертолета с учетом безопасности полета;

определить рациональные методы пилотирования, при которых реализуются наилучшие летные характеристики;

получить при ограниченном объеме испытаний летные характеристики в ожидаемых условиях эксплуатации;

определить показатели топливной и транспортной эффективности вертолета и наилучшие режимы полета по этим показателям.

Кроме того, поскольку неотъемлемой частью летных испытаний является доводка вертолета, возникает задача надежной количественной оценки эффективности различных конструктивных мероприятий, направленных на улучшение летных характеристик вертолета.

Сложность решения этих задач заключается в том, что летные характеристики зависят от большего числа атмосферных и эксплуатационных факторов, и поэтому их определение в случайных условиях проведения натурного эксперимента простым варьированием этих факторов практически невозможно, так как для этого потребовались бы огромные затраты летного времени.

Большой опыт летных испытаний самолетов показал, что методы определения в полете их летных характеристик необходимо разрабатывать с учетом особенностей характеристик силовой установки.

В настоящее время наибольшее распространение получили вертолеты с газотурбинными, так называемыми турбовальными двигателями.

Весьма результативными при летных испытаниях самолетов с газотурбинными двигателями оказались методы, основанные на теории подобия режимов полета. Знание обобщенных летных характеристик позволяет также существенно упростить методы нахождения наивыгоднейших режимов полета.

Методы испытаний самолетов нельзя было непосредственно применять для летных испытаний вертолетов, так как вследствие принципиальных различий в аэродинамике и силовых установках этих двух типов летательных аппаратов критерии подобия режимов полета у них также различны. Однако методические подходы, использовавшиеся при создании комплекса практических методов определения в полете летных характеристик самолетов с газотурбинными двигателями, оказались весьма полезными при разработке методов летных испытании вертолетов с турбовальными двигателями. вертолет пилотирование винт

Важное место в летных испытаниях вертолетов занимают вопросы определения их взлетно-посадочных характеристик (ВПХ). Наряду с определением потребных взлетных и посадочных дистанций в различных условиях эксплуатации, весьма актуальным является также нахождение рациональных методов пилотирования, при которых реализуются наилучшие характеристики.

Значительное внимание уделяется при летных испытаниях особенностям режимов полета вертолета в случае отказа двигателей. Отрабатываемые при этом методы пилотирования позволяют обеспечивать при эксплуатации безопасную посадку вертолета на режимах авторотации и при частичной потере располагаемой мощности. Результаты летных исследований дают возможность правильно учитывать необходимые для безопасности ограничения высоты и скорости полета, связанные с характером изменения аэродинамики на малых скоростях, вблизи земли и с наличием так называемого режима "вихревою кольца". В результате таких исследований были заложены основы для правильного выбора оптимальных траекторий взлета и посадки, что приобрело особую актуальность в связи с разработкой и внедрением в практику вертолетостроения.

Устаревшее название «геликоптер» было заимствовано из французского языка (фр. hélicoptère ) уже в конце XIX века . Во французском языке, в свою очередь, слово создано из корней греческого языка (др.-греч. ἕλιξ , родительный падеж ἕλικος «спираль, винт» и πτερόν «крыло»).

Авторство слова «вертолёт» (от «вертится» и «летает») принадлежит Н. И. Камову . Самым ранним документом, в котором употребляется «вертолёт», является Протокол заседания Технической Комиссии Центрального Совета ОСОАВИАХИМа под председательством Б. Н. Юрьева , датированный 8 февраля 1929 года . Заседание Комиссии было посвящено рассмотрению проекта автожира КАСКР-1 инженеров Н. И. Камова и Н. К. Скржинского . Новое слово прижилось как синоним слова «геликоптер», в конце 1940-х годов полностью заменив его. Слово «автожир » осталось в русском языке в своём первоначальном значении.

Не представляется верным утверждение Л. А. Введенской и Н. П. Колесникова, что, «когда изобрели летательный аппарат, которому не нужен разбег перед взлётом, поскольку он способен вертикально подняться и полететь с любой площадки, то для его наименования создали слово „вертолёт“ (верт икально + лет еть)» , тем более, что КАСКР-1 , являющийся автожиром, не мог подниматься вертикально.

Также существует версия, что слово «вертолёт» придумал и ввёл в русский язык советский писатель-фантаст А. П. Казанцев .

Существует версия происхождения слова «вертолёт» от названия предприятия-производителя вертолётов «Vertol» (название, в свою очередь, произошло от сокращения термина «Vertical Take-off and Landing aircraft» - «воздушное судно вертикального взлёта и посадки»). В 1959 году советская делегация, в состав которой входил и разработчик первых советских серийных вертолётов М. Л. Миль , приобрела в США образцы американских вертолётов Sikorsky S-58 и Vertol V-44. Именно с этого времени слово «вертолёт» в русском языке окончательно вытеснило слово «геликоптер» для обозначения этих машин.

Основные принципы

Также существуют варианты с расположением рулевого винта на крыле вертолёта , при этом винт не только противодействует реактивному моменту и участвует в путевом управлении, но и создаёт дополнительную тягу, направленную вперёд, разгружая тем самым несущий винт во время полёта.

При использовании пары синхронизированных, противоположно вращающихся винтов, реактивные моменты взаимно компенсируются, при этом дополнительная мощность от двигателей не требуется. Однако такая схема заметно усложняет конструкцию вертолёта.

В случае, если винт приводится во вращение реактивными двигателями , закреплёнными на самих лопастях, реактивный момент почти не заметен.

Для разгрузки несущего винта на большой скорости вертолёт может оснащаться достаточно развитым крылом , для увеличения путевой устойчивости может также применяться оперение .

Когда вертолёт летит вперёд, лопасти, движущиеся вперёд, имеют бо́льшую скорость относительно воздуха, чем движущиеся назад. Вследствие этого одна из половин винта создаёт бо́льшую подъёмную силу, чем другая, и возникает дополнительный кренящий момент. При этом половина винта с наступающими лопастями по отношению к набегающему воздушному потоку под действием этого потока стремится совершить взмах вверх в горизонтальном шарнире. При наличии жёсткой связи с автоматом перекоса это ведёт к уменьшению угла атаки и, следовательно, к уменьшению подъёмной силы. На другой же половине винта лопасти испытывают гораздо меньшее давление воздуха, угол установки лопастей увеличивается, увеличивается и подъёмная сила. Этот простой способ уменьшает влияние кренящего момента. Стоит отметить, что на отступающих лопастях, при определённых обстоятельствах, может наблюдаться срыв потока , а концевые участки наступающих лопастей могут преодолевать волновой кризис при прохождении звукового барьера.

Кроме того, для улучшения устойчивости во время полёта, повышения наибольших скорости и грузоподъёмности применяют дополнительные крылья (например, на Ми-6 и частично на Ми-24 - у этого вертолёта роль дополнительных крыльев выполняют пилоны подвесного оружия). За счёт дополнительной подъёмной силы на крыльях удаётся разгрузить несущий винт, снизить общий шаг винта и несколько снизить силу эффекта кренения, однако в режиме висения крылья создают дополнительное сопротивление нисходящему воздушному потоку от несущего винта, тем самым снижая устойчивость.

Одновинтовой вертолёт

Вертолёт с реактивным приводом несущего винта (реактивный вертолёт ) - вертолёт, несущий винт которого приводится во вращение при помощи реактивных двигателей или сопел , установленных на лопастях винта. В данной схеме отсутствует механический привод несущего винта, и передаваемый от винта момент незначителен. Для его компенсации и путевого управления на вертолёте устанавливают рулевые поверхности, небольшой рулевой винт или реактивные рулевые сопла.

Сюда же можно отнести экспериментальные вертолёты с маленькими тянущими винтами на каждой лопасти несущего винта и компрессорный привод несущего винта , когда к соплам на лопастях подводится сжатый воздух от компрессора («холодный цикл») или продукты горения под большим давлением («горячий цикл»).

Одновинтовой вертолёт с рулевым винтом - вертолёт, реактивный момент несущего винта которого компенсируется дополнительным рулевым винтом , установленным на хвостовой балке (оперении). Рулевой винт служит также средством путевого управления вертолётом. Данная схема получила наибольшее распространение - по ней построено подавляющее большинство вертолётов в мире, поэтому она часто называется классической схемой .

Вертолёт со струйной системой управления - вертолёт, реактивный момент несущего винта которого компенсируется системой сопел по длине и на конце хвостовой балки. Данная система за рубежом получила название NOTAR .

Одновинтовой вертолёт с винтами-компенсаторами (комбинированный вертолёт ) - одновинтовой вертолёт, имеющий два воздушных винта , установленных на поперечных консолях (крыле или ферме). Реактивный момент несущего винта компенсируется разностью тяг воздушных винтов. Данная схема нашла применение при создании винтокрылов .

Одновинтовой вертолёт с рулевыми поверхностями - вертолёт, реактивный момент несущего винта которого компенсируется за счёт рулевых поверхностей, отклоняющих воздушный поток от несущего или толкающего хвостового винта.

• Двухвинтовой вертолёт поперечной схемы (вертолёт поперечной схемы ) - вертолёт, имеющий два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях и расположенных на поперечной оси вертолёта. Для этого несущие винты устанавливаются на концах крыла или фермы . Реактивные моменты несущих винтов в этой схеме противоположны по знаку и уравновешивают друг-друга на крыле (ферме).

  Двухвинтовой вертолёт продольной схемы (вертолёт продольной схемы , устаревшее: вертолёт тандемной схемы ) - вертолёт, имеющий два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях и расположенных на продольной оси вертолёта. Для этого несущие винты устанавливаются в носовой и хвостовой частях вертолёта. Из-за особенностей взаимовлияния несущих винтов в горизонтальном полёте задний винт обычно устанавливают выше переднего. Реактивные моменты несущих винтов в этой схеме противоположны по знаку и уравновешивают друг-друга на фюзеляже вертолёта.

  Разновидностью данной схемы является использование двух несущих винтов, вращающихся в одном направлении. Реактивные моменты здесь компенсируются за счёт наклона осей винтов.

  Двухвинтовой вертолёт соосной схемы (вертолёт соосной схемы , соосный вертолёт ) - вертолёт, имеющий два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях и расположенных на одной оси один над другим. Часто такие несущие винты считают единой конструкцией и называют соосным несущим винтом . Реактивные моменты несущих винтов в этой схеме противоположны по знаку и уравновешивают друг-друга на главном редукторе вертолёта.

  Двухвинтовой вертолёт с перекрещивающимися лопастями (синхроптер ) - вертолёт, имеющий два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях и расположенных со значительным перекрытием с небольшим наклоном осей вращения. Наклон осей вращения винтов в поперечной плоскости наружу и синхронизация вращения винтов обеспечивает безопасное прохождение лопастей одного несущего винта над втулкой другого. Реактивные моменты несущих винтов в этой схеме не полностью уравновешивают друг-друга на главном редукторе вертолёта. Незначительный момент по тангажу компенсируется системой управления.

  • Трёхвинтовой вертолёт - вертолёт, имеющий три несущих винта, расположенных в плане в виде треугольника. Реактивный момент несущих винтов в случае их однонаправленного вращения компенсируется за счёт наклона осей вращения винтов .

    В случае, когда два несущих винта вращаются в одном направлении, а третий - в противоположном, появляется пара винтов, вращающихся в разных направлениях, общий реактивный момент которых взаимно уравновешивается. Для компенсации реактивного момента оставшегося непарного винта достаточно наклонить только его ось вращения.

    Разновидностью данной схемы является трёхвинтовой вертолёт с малым хвостовым несущим винтом . Данная схема в сущности представляет собой двухвинтовой вертолёт поперечной схемы с хвостовым (задним) горизонтальным рулевым винтом. В этой схеме хвостовой винт значительно меньше двух остальных несущих винтов, создающих основную подъёмную силу. Хвостовой винт служит рулём высоты и иногда рулём направления . Реактивные моменты несущих винтов в данной схеме не уравновешиваются полностью, но влияние хвостового винта незначительно.

    Четырёхвинтовой вертолёт (квадрокоптер ) - вертолёт, имеющий четыре несущих винта, расположенных на концах крыльев или ферм . За счёт противоположного направления вращения в каждой паре (передней и задней) несущих винтов, реактивный момент пар винтов уравновешивается на крыльях (фермах).

    Классификация по взлётному весу

    • Сверхлёгкие - вертолёты со взлётным весом до 1000 кг;
    • Лёгкие - вертолёты со взлётным весом от 1000 до 4500 кг;
    • Средние - вертолёты со взлётным весом от 4500 до 13000 кг;
    • Тяжёлые - вертолёты со взлётным весом более 13000 кг.

    Разделение средних и тяжёлых вертолётов отличается в России и за рубежом. Поэтому некоторые вертолёты могут классифицироваться в России как средние, а за рубежом - как тяжёлые.

    В отдельных случаях может использоваться дополнительный класс сверхтяжёлых вертолётов (например: вертолёт Ми-12).

    Классификация по назначению

    • Категория A - лётно-технические характеристики вертолёта при отказе одного двигателя в любой точке траектории взлёта позволяют прекратить взлёт и совершить безопасную посадку на взлётную площадку (прерванный взлёт ) или продолжить взлёт и набор высоты (продолженный взлёт ). Также характеристики вертолёта при отказе одного двигателя в любой точке траектории посадки позволяют выполнить безопасную посадку (продолженная посадка ) или прекратить посадку и перейти в набор высоты (прерванная посадка ). Данная категория относится к многодвигательным вертолётам. При сертификации рекомендуется вертолётам со взлётным весом более 9080 кг и перевозящим более 9 пассажиров.
    • Категория B - вертолёты, не попадающие под категорию A. При отказе одного двигателя на взлёте или посадке лётно-технические характеристики вертолёта обеспечивают выполнение безопасной посадки (прерванный взлёт, продолженная посадка).

    Вертолёт может быть сертифицирован по обеим категориям.

    Классификация ICAO (по классам воздушных судов)

    Классификация FAI

    Все вертолёты отнесены к классу E-1.

    Для более правильного отражения особенностей вертолётов разной взлётной массы дополнительно введены подклассы:

    • E-1a - со взлётной массой до 500 кг;
    • E-1b - со взлётной массой от 500 до 1000 кг;
    • E-1c - со взлётной массой от 1000 до 1750 кг;
    • E-1d - со взлётной массой от 1750 до 3000 кг;
    • E-1e - со взлётной массой от 3000 до 4500 кг;
    • E-1f - со взлётной массой от 4500 до 6000 кг;
    • E-1g - со взлётной массой от 6000 до 10000 кг;
    • E-1h - со взлётной массой от 10000 до 20000 кг;
    • E-1j - со взлётной массой от 30000 до 40000 кг.

    Предыстория

    Первые идеи

    Первое упоминание о вертикально взлетающем аппарате появилось в Китае около 400 г.н.э. Аппарат представлял собой игрушку в виде палки с прикреплёнными к концу этой палки перьями в виде винта, которую следовало раскручивать в зажатых ладонях для создания подъёмной силы, а затем отпускать.

    Известны проекты различных летательных аппаратов , не являющиеся вертолётами, начиная с летательного аппарата Леонардо да Винчи (1475 год) и далее до, например, автожира Хуана де ла Сиервы (1920 год).

    Действующий физический прибор

    Независимо от идеи летательного аппарата Леонардо да Винчи , труды которого были найдены много позже, М. В. Ломоносов пытался создать летательный аппарат вертикального взлёта, который должны были обеспечивать спаренные винты (на параллельных осях [ ]), однако это устройство не подразумевало пилотируемых полётов - основным предназначением данного прибора были метеорологические исследования - всяческие измерения на разных высотах (температура, давление и т. д.). Из документов можно понять, что идея эта не нашла воплощения, в то же время можно сделать вывод о том, что это был первый настоящий прототип вертолёта. Учёному удалось только сделать физический прибор для демонстрации принципа вертикального полёта. , Вот что сказано в протоколе конференции Академии Наук (1754, июля 1; перевод с латинского) и в отчёте М. В. Ломоносова о научных работах в 1754 году (1755):

    № 4...Высокопочтенный советник Ломоносов показал изобретённую им машину, называемую им аэродромической [воздухобежной], 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], присоединённых к этой аэродинамической 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 потом обещала достижение желаемого действия. Но это действие, по суждению изобретателя, ещё более увеличится, если будет увеличена сила пружины и если увеличить расстояние между той и другой парой крыльев, а коробка, в которой заложена пружина, будет сделана для уменьшения веса из дерева. Об этом он [изобретатель] обещал позаботиться... /
    № 5 ...Делал опыт машины, которая бы, поднимаясь кверху сама, могла поднять с собою маленький термометр, дабы узнать градус теплоты на вышине, которая хотя с лишком на два золотника облегчилась, однако к желаемому концу не приведена.

    Проект д’Амекура

    Первый лётчик

    Первым человеком, поднявшимся в воздух на вертолёте, был французский механик велосипедов Поль Корню (Paul Cornu). 13 ноября 1907 года он сумел, на сконструированном им вертолёте, подняться вертикально в воздух на высоту 50 см и провисеть в воздухе 20 секунд. Основное достижение Корню состояло в попытке сделать вертолёт 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 определённый запас манёвренности. Но и этот вертолёт был плохо управляемым.

    Схема с автоматом перекоса

    До изобретения автомата перекоса управлять полётом вертолёта предполагалось с помощью отклоняемых поверхностей (рулей) или с помощью дополнительных боковых винтов. С помощью автомата перекоса стало возможным управлять вертолётом непосредственно несущим винтом . 18 мая 1911 года выдающийся инженер Б. Н. Юрьев опубликовал «схему одновинтового вертолёта с рулевым винтом и автоматом перекоса лопастей » . До настоящего времени этот механизм используется на большинстве вертолётов. В 1912 году Юрьев построил первую модель одновинтового вертолёта с рулевым винтом. Однако, из-за отсутствия денег он не смог запатентовать свои изобретения и продолжить разработки.

    Устойчиво управляемый полёт

    В 1922 году профессор Георгий Ботезат , эмигрировавший после революции из России в США, построил по заказу армии США первый устойчиво управляемый вертолёт, который смог подняться в воздух с грузом на высоту 5 м и находиться в полёте несколько минут.

    Хронология

    • 24 апреля 1924 года аргентинский инженер Рауль Патерас Пескара установил первый мировой рекорд дальности полёта на вертолёте Pescara No. 3 - 736 м.
    • 4 мая 1924 года французский инженер Эмиль Эмишен пролетел на своём вертолёте 1100 м по замкнутому треугольному маршруту. Полёт продолжался 7 мин 40 с.
    • В 1930 году итальянская машина конструкции д’Асканио пролетела 1078 м, став первым вертолётом, преодолевшим расстояние свыше 1 км.
    • 14 августа 1932 года А. М. Черёмухин установил на первом советском вертолёте ЦАГИ 1-ЭА неофициальный мировой рекорд высоты полёта - 605 м.
    • 21 декабря 1935 года вертолёт соосной схемы Gyroplane конструкции Луи Бреге и Рене Дорана впервые развил скорость 100 км/ч.
    • В 1936 году немецкий инженер Фокке создал вертолёт Focke-Wulf Fw 61
    • 14 сентября 1939 года И. И. Сикорский оторвал вертолёт VS-300 собственной конструкции от земли.
    • 4 марта 1940 года Правительство СССР издало Постановление о создании нового вертолёта, к разработке которого приступило ОКБ-3

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

Наверное многим будет интересно узнать, что первый эскиз летательного аппарата, способного вертикально подниматься и садиться, был обнаружен в рукописях выдающегося итальянского художника и ученого 15-го столетия Деонардо да Винчи. Он выдвинул идею геликоптера, который приобретал подъемную силу в результате вращения винта с вертикальной осью. Правда, конструкция подобного аппарата не учитывала наличие реактивного момента, в результате которого корпус аппарата вращался бы в противоположном направлении вращению винта. Первую модель геликоптера, где был учтен реактивный момент несущего винта, построил русский ученый М.В. Ломоносов. В 1754 году он сделал доклад в Российской академии наук об «аэродинамической машине», предназначенной для исследования и измерения температуры верхних слоев атмосферы. Модель имела фюзеляж и два винта, которые вращались в разные стороны. Часовая пружина служила двигателем.

В 1835 -1865 годах во Франции были изобретены несколько моделей винтокрылых аппаратов. В 1863 году французским изобретателем Г. де Ланделлем был разработан проект аппарата, получивший название «аэронеф». У аппарата был тянущий винт, крылья, подъемные винты, расположенные на вертикальных мачтах. В 1869 году русский ученый А.Н. Лодыгин представил проект аппарата с электрическим двигателем — «электролет». Созданием вертолета в 90-е годы XIX столетия начинает заниматься создатель аэродинамики — русский ученый Н.Е. Жуковский вместе с учениками. В 1907 году французам Л. и Ж. Бреге вместе с профессором Ш. Рише удалось сконструировать вертолет, поднявшийся в воздух. В мае 1911 года, после ряда неудачных попыток, русский изобретатель Игорь Сикорский продемонстрировал свою новую модель вертолета, которая смогла подняться в воздух и немного пролететь. Особая роль в развитии вертолетостроения принадлежит русскому ученому Б.Н. Юрьеву. В 1911 году он разработал модель одновинтового вертолета, снабженного хвостовым рулевым винтом. На Международной выставке воздухоплавания, проходившей в 1912 году в Москве, вертолет Юрьева получил Малую золотую медаль. Испанец Пескар продемонстрировал в 1923 году свою модель вертолета, продержавшуюся в воздухе 10 минут и пролетевшую 300 м на высоте 3 метров. Вертолет Эмишена пролетел в 1924 году около 120 м, но машина могла разворачиваться на месте, зависать в воздухе, лететь задним ходом.

В 1930 году Б.Н. Юрьев совместно с конструкторами Центрального аэрогидродинамического института построили первый экспериментальный одноместный одновинтовой вертолет 1-ЭА, поднявшийся на высоту 605 метров. У машины было 2 рулевых винта, 2 мотора «Рон», впервые был установлен изобретенный Юрьевым автомат перекоса, который затормозит падение вертолета, если откажет двигатель. В 1941 году Б.Н. Юрьев совместно с И.П. Братухиным разработали конструкцию двухвинтового вертолета «Омега», продемонстрированного в 1946 году на воздушном параде под Москвой в Тушино. В 1939 году русский изобретатель И. Сикорский, эмигрировавший в 1919 году в США, создает свой вертолет S-46. После устранения некоторых недостатков Сикорский создает в 1941 году вертолет S-47, предназначенный для военных целей.

У большинства вертолетов вместо крыльев установлен большой несущий винт с вертикальной осью вращения. На хвосте вертолета расположен второй воздушный винт, поменьше, его ось вращения направлена горизонтально для компенсации вращающегося момента. Такую схему имеют вертолеты Ми-1, Ми-6, Ми-26 и многие другие, созданные под руководством выдающегося конструктора М.Л. Миля. Другим выдающимся конструктором Н.И. Камовым была предложена другая схема в конструкции вертолетов. В данной схеме на ось один над другим насаживаются два несущих винта, которые вращаются в разные стороны. Компенсация вращающегося момента происходит без использования хвостового винта. Для вертолета В-12 в конструкторском бюро М.Л. Миля использовали схему, по которой 2 огромных винта крепились на специальных фермах по бокам фюзеляжа. Впрочем, какая бы схема не использовалась, неизменно одно — машина может взлетать без разбега, «зависать» в воздухе, свободно перемещаться вперед, назад и в сторону. Вертолеты широко используются как в мирных, так и в военных целях. Они доставляют людей и грузы в труднодоступные районы, где нет посадочных площадок и удобных дорог. С их помощью устанавливают опоры линий электропередачи, пролеты мостов, тушат пожары, охраняют границы государства и многое другое.