Немного из истории вертолетов
Трудно установить, какая из идей полета появилась первой: посредством крыла или несущего винта. Игрушки - прообразы несущего винта были известны еще в древности. Они представляли собой маленький винт, насаженный на круглую палочку, которая раскручивалась ладонями. Китайский философ Ко Хунг еще в 320 г. указывал на несущий винт как на средство путешествия по воздуху. Первый набросок вертолета был сделан в 1489 г. Леонардо да Винчи, а в 1754 г. М.В. Ломоносов предпринял попытку построить малоразмерный вертолет для подъема в воздух метеорологических приборов. Однако все работы по вертолетам, проводившиеся до конца XVIII в., носили случайный характер и оставались неизвестными для современников, пока, наконец, в 1784 г. французская Академия наук официально не признала вертолет одним из возможных средств передвижения по воздуху. Этому способствовало массовое увлечение воздухоплаванием и авиацией, последовавшее вслед за полетом в 1783 г. воздушного шара братьев Монгольфье.
С начала XIX в. разработка проектов вертолетов и постройка летающих моделей приняли систематический характер. Особенно повысился интерес к вертолетам с 60-х годов XIX в., когда стала очевидной сложность достижения управляемого полета на летательных аппаратах легче воздуха. Из различных способов "механического летания" идея "ввинчиваться в воздух посредством пропеллера" казалась наиболее привлекательной. Однако все предпринимавшиеся в XIX в. попытки создания натурного вертолета оказались неудачными из-за низких аэродинамических характеристик несущих винтов и отсутствия легкого двигателя. Ситуация изменилась в начале XX в. в связи с появлением легких двигателей внутреннего сгорания и накоплением знаний по аэродинамике несущих винтов.
24 августа 1907 г. на четырехвинтовом вертолете братьев Луи и Жака Бреге и профессора Шарля Рише впервые был поднят в воздух человек. Вскоре, 13 ноября 1907 г., был осуществлен подъем в воздух на двухвинтовом вертолете Поля Корню, имевя шем продольную схему. Первые маленькие успехи способствовала развитию идеи винтокрылого полета. Многие изобретатели разных странах пытались осуществить на практике эту идею, однако видимость близкой реализации оказалась мнимой. Слишком много появилось перед энтузиастами трудностей, которые тогдашний уровень знаний преодолеть не позволял. Возможности пер-ных вертолетов были ограничены.
Попытка Сикорского построить в 1909-1910 гг. вертолет, как мы знаем, не увенчалась успехом. Переключив свою энергию на самолеты, И.И. Сикорский добился выдающихся успехов, но при этом никогда не отвергал идеи вертолета и внимательно следил за ее развитием. Винтокрылая авиация между тем продолжала медленно, но верно развиваться. В 1914 г. на вертолете Е. Мумфорда (Великобритания) был совершен полет с поступательной скоростью, а 4 мая 1924 г. вертолет Э. Эмишена (Франция) первым пролетел по замкнутому маршруту в один километр. В 1922 г. в США на вертолете русского эмигранта Г.А. Бо-1езата было поднято четыре человека. Все эти первые вертолеты имели многовинтовую схему, обладавшую сложной, а следовательно, и ненадежной конструкцией. Эффективность и работоспособность органов управления оставалась невысокой, что затрудняло пилотирование. Хотя авторотация как режим аварийной посадки была уже общепризнана, отсутствие в этом практического опыта ограничивало высоту полетов.
Упомянутые проблемы задерживали развитие вертолетостроения, ограничивали возможности винтокрылых аппаратов. Однако к концу 20-х годов наметились пути их преодоления. Новые легкие двига-гели и несущие винты с усовершенствованной аэродинамикой уже обеспечивали вертолеты необходимой подъемной силой. Освоение новых авиационных материалов дало возможность существенно увеличить диаметры несущих винтов, что, в свою очередь, позволило отказаться от конструктивно сложных и громоздких многовинтовых схем. Теперь вертолеты строились по конструктивно более простым и надежным одновинтовой и соосной схемам. Прогресс в развитии автомобильных передач и разработка редукторов для высокооборотных двигателей стимулировали совершенствование трансмиссии вертолетов. Из различных органов управления и балансировки выделился компактный, легкий, эффективный автомат перекоса.
Решению ряда важных проблем аэродинамики, динамики, прочности, вопросов конструирования и технологии изготовления вертолетов способствовало и создание в 20-е годы выдающимся испанским конструктором Хуаном де ла Сьерва первого работоспособного винтокрылого летательного аппарата - автожира [Подробно о творческой деятельности Хуана де ла Сьерва см.: Катышев Г.И. Создатель автожира Хуан де ла Сьерва М . Наука, 1986 159 с.]. Полеты на автожирах практически подтвердили возможность посадки винтокрылого летательного аппарата на авторотации. Однако возможности автожиров по сравнению с вертолетами были ограничены. Они не могли висеть в воздухе, осуществлять вертикальные подъемы и спуски, перемещаться вбок и назад. Поэтому и в годы триумфа автожиров не прекращалась разработка и постройка вертолетов.
В конце 20-х и начале 30-х годов вертолетостроение добилось результатов, непосредственно предопределивших успехи второй по ловины 30-х годов. Выдающиеся достижения были установлены в 1930-1933 гг. на разработанном A.M. Черемухиным первом советском вертолете ЦАГИ 1-ЭА, имевшем одновинтовую схему. Следует отметить, что большой вклад в разработку одновинтовых схем еще в конце XIX-начале XX в. внесли русские конструкторы С.С. Неждановский, В.И. Ребиков, С.О. Ощевский-Круглик и др. В 1911 г. Б.Н. Юрьев, предложивший установить автомат перекоса на одновинтовой вертолет с хвостовым рулевым винтом, завершил формирование современной классической одновинтовой схемы. Недостаточный уровень науки и техники не позволил создать в 1912 г. одновинтовой вертолет, но опыт его постройки был учтен при выборе схемы для ЦАГВД 1-ЭА. При испытаниях этого вертолета в 1932 г. была достигнута! высота 605 м, когда официальный мировой рекорд составлял всего 18м.
Одновременно интенсивно велись работы и в других странах. В Великобритании, бывшей в то время центром исследования по винтокрылым летательным аппаратам, больших успехов добился Р. Хафнер, в Италии - К. Асканио, в Бельгии - Н. Флорин. Возобновил работы по винтокрылой тематике Л. Бреге во Франции. В Германии начал разработку своего вертолета Г. Фокке.
Прогресс развития винтокрылых летательных аппаратов, как уже упоминалось, был постоянно в поле зрения И.И. Сикорского. В 1929 г. он пришел к выводу, что успешный вертолет стал возможен. Для работы над созданием практического вертолета для начала надо было выбрать схему. С 20-х годов как среди проектов, так и среди натурных вертолетов наибольшее распространение получили различные одновинтовые схемы. Наличие только одного несущего винта существенно упрощало конструкцию фюзеляжа и трансмиссии, повышая надежность вертолетов. Кроме того, одновинтовая схема считалась привлекательной благодаря компактности и малому лобовому сопротивлению. Сказывалось влияние и успешно летавших одновинтовых автожиров. Другая распространенная в то время схема - соосная - считалась менее перспективной из-за более сложных трансмиссии и системы управления, вредных последствий взаимовлияния несущих винтов. Существенной специфической проблемой одновинтовой схемы являлся выбор наиболее эффективного способа парирования реактивного момента несущего винта, что определило большое разнообразие одновинтовых схем.
Желание полностью обойтись без трансмиссии, а также рулевых винтов или других средств уравновешивания реактивного момента несущего винта, вносящих дополнительный вес и усложняющих конструкцию, привело к распространению среди натурных верто-нетов конца 20-х-начала 30-х годов так называемой схемы Вель-нера, при которой несущий винт приводился в движение посредством пропеллеров, установленных по концам его лопастей. Однако ни одному из построенных вертолетов не удалось добиться сколько-нибудь значительных результатов из-за низкой эффективности пропеллеров, больших центробежных и кориолесовых сил, ломавших лопасти и затруднявших работу двигателей. Учитывая )TOT опыт, некоторые конструкторы пришли к выводу, что пропеллеры на концах лопастей целесообразно заменить на реактивный выхлоп предварительно сжатого и подведенного к лопасти i аза. Именно такую схему предусмотрел в первом своем проекте, запатентованном в 1929 г., И. И. Сикорский. Интересной особенностью проекта было то, что сжатый воздух должен был использоваться не только для приведения во вращение, но и для повышения аэродинамической эффективности несущего винта. Такой способ именуется в настоящее время управлением циркуляцией на лопастях и считается одним из перспективных способов повышения аэродинамических характеристик несущего винта и управления винтокрылым летательным аппаратом. Однако создание работоспособного вертолета с реактивным приводом несущего винта было нереально при уровне знаний и техники того времени, поэтому Игорь Иванович занялся разработкой вертолета с механическим приводом.
Среди схем с механическим приводом наибольшее распространение в 20-30-е годы получила схема, при которой для компенсации реактивного момента несущего винта использовались поверхности в индуктивном потоке несущего винта. При такой схеме можно было обойтись без трансмиссии и избежать потерь мощности на привод рулевого винта. Но схема имела и недостатки. Эффективность поверхностей сильно зависела от режима полета и резко снижалась в зоне влияния Земли, где турбулентный ноток сильно нарушал равномерность обдувки поверхностей. Также не удавалось достичь равномерной обдувки поверхностей при их установке в индуктивном потоке толкающего пропеллера. От обеих схем И. И. Сикорскому пришлось отказаться. Для компенсации реактивного момента несущего винта конструктор предпочел использовать высокоэффективный на всех режимах полета рулевой винт, который предполагалось установить сзади на хвостовой балке. Для продольно-поперечного управления вертолетом он предусматривал использовать автомат перекоса.
К концу 30-х годов вертолетостроение достигло больших успехов. Особенно ощутимые результаты были получены на построенном в 1936 г. вертолете немецкого конструктора Г. Фокке. В июне 1937 г. его FW-61 установил мировой рекорд высоты - 2439 м и скорости - 123 км/ч, а в октябре - мировой рекорд дальности - 109 км. В июне 1/938 г. уже была достигнута дальность 230 км, а в январе 1939 г. - высота полета 3427 м. Вертолет установил мировой рекорд пребывания в воздухе - 1 ч 20 мин. Это были внушительные успехи. Демонстрация же управляемости ошеломила даже скептиков. Летчица Ханна Райч летала внутри выставочного павильона. Теперь летно-технические характеристики вертолета уже были сопоставимы с характеристиками легкомоторных самолетов. Надежность и работоспособность конструкции, а также пилотажные характеристики были признаны столь высокими, что Г. Фокке получил заказ на разработку серийного транспортного вертолета. Построенный в 1940 г. шестиместный FA-223 был запущен в 1941 г. в небольшую серию.
Успехи немецкого вертолетостроения оказали влияние на правительства других стран, где были приняты решения также приступить к постройке собственных вертолетов, годных к практическому применению. Конгрессом США в 1938 г. был принят так называемый билль Дорси, названный по имени выдвинувшего его представителя штата Пенсильвания Ф. Дорси. Билль предусматривал выделение 3 млн долларов на создание для американской армии винтокрылых летательных аппаратов. Хотя из этих миллионов не все средства пошли на "винтокрылые" нужды, билль Дорси сыграл важную роль в стимулировании американского вертолетостроения.
Вертолет Фокке-Вульф FW-61 сыграл не только положительную, но и отрицательную роль в развитии вертолетостроения. Дело в том, что FW-61 имел редкую к моменту создания поперечную схему. Поперечная схема, единственная из всех возможных, обеспечивала аэродинамическую симметрию, что способствовало существенному улучшению пилотажных характеристик. Последнее особенно импонировало конструкторам того времени, стремящимся достичь пилотажных характеристик, подобных самолетным. Во всем мире началось массовое увлечение поперечной схемой, в которой видели панацею от всех бед. Причем многие конструкторы прекратили доводку вертолетов других схем, в том числе и одновинтовой. Среди тех немногих, кто в конце 30-х годов оставался верен одновинтовой схеме, сторонников схемы с хвостовым рулевым винтом не было. Только Сикорский свято верил в будущее выбран ной схемы и в 1938 г. приступил к созданию натурного вертолета. Конструктор был глубоко убежден в правильности выбранного пути.
VS-300
Разработка вертолета началась со стендовых испытаний. Использовались два стенда: один для испытания несущих винтов, другой - системы управления. Первый представлял собой тележку с установленным на ней мотором, приводящим в движение испытуемый винт. Второй - подвешенное пилотское кресло, соединенное с тремя рулевыми винтами. Один винт обеспечивал управление креслом по крену, другой - по тангажу, третий - по рысканью. Находясь в таком кресле-тренажере, Игорь Иванович и другие исследователи отрабатывали навыки пилотирования. Работа продвигалась медленно. Только в марте 1939 г. после получения Сикорским убедительных результатов правление концерна дало разрешение на разработку чертежей. В июле началась постройка вертолета. Число чертежей было сведено к минимуму - только для системы управления и втулки. Изготовление же всех других частей и деталей осуществлялось по устным указаниям прямо на рабочих местах. Для облегчения последующих изменений и замены деталей конструкция разрабатываемого экспериментального вертолета намеренно выбиралась как можно проще. Так, например, ременная передача от двигателя к редуктору давала возможность без проблем изменять передаточное отношение заменой шкивов. Фюзеляж в виде фермы из стальных труб позволял быстро осуществлять переделки и доработки.
В сентябре 1939 г. постройка вертолета Воут-Сикорский VS-300 (S-46) была завершена. Он имел совершенно примитивный вид. Простой форменный фюзеляж не был обтянут даже полотном. Летчик открыто сидел на маленьком кресле спереди двигателя. Первоначально использовался небольшой двигатель "Лайкоминг" 65 л.с. Мощность от него передавалась посредством клиновых ремней вверх на редуктор, от которого приводился простой по конструкции трехлопастный и трехшарнирный несущий винт, оснащенный фрикционными демпферами. Хвостовой однолопастный рулевой винт устанавливался на длинной коробкообразной балке, склепанной из листовой стали. Четыре свободно ориентирующихся колеса шасси располагались ромбом.
При первой же раскрутке несущего винта конструктор встретился с необходимостью отстройки резонансен в конструкции. С этого момента проблема обеспечения динамической прочности конструкции сопровождала Сикорского постоянно. 14 сентября 1939 г. И.И. Сикорский наконец оторвал VS-300 от земли. Первые подъемы на привязи породили и первые изменения в конструкции - увеличена база шасси для улучшения устойчивости на земле, на хвостовой балке установлена поверхность в индуктивном потоке несущего винта, предназначенная для разгрузки рулевого винта. Несколько позднее была увеличена колея шасси, а в носу закреплена балка с центровочным грузом. По программе вертолет осуществлял лишь кратковременные (1-2 мин) подъемы на привязи. В первых же отрывах от земли проявилось отсутствие опыта в разработке автомата перекоса, подборе его кинематики. Был неправильно выбран, с ошибкой почти на 30°, фазовый сдвиг при управлении циклическим шагом несущего винта. Это существенно осложняло управление вертолетом, приводило к раскачке его летчиком. В конце концов в декабре 1939 г. вертолет опрокинулся и сильно поломался, что было весьма некстати, так как именно в это время военные начали распределять билль Дорси.
В начале 1940 г. Сикорский решил отказаться от автомата перекоса и управление обеспечивать как на стенде-тренажере, т.е. тремя рулевыми винтами. На хвосте рядом с вертикальным установили два горизонтальных рулевых винта с вертикальными осями. Одновременное изменение общего шага этих горизонтальных винтов должно было обеспечить управление по тангажу, а дифференциальное - по крену. Тогда же был введен механизм коррекции между шагом несущего винта, дросселем двигателя и шагом рулевых винтов. Хвостовая балка приняла форму крестообразной ферменной конструкции. Поверхность в индуктивном потоке сняли.
Прежде чем начать подъемы, новый вариант VS-300 закрепили на шарнирном основании. На таком оригинальном тренажере была опробована эффективность рулевых винтов, получен опыт управления вертолетом новой модификации. В этой конфигурации VS-300 показал хорошую управляемость, и 13 мая 1940 г. Сикорский осуществил первый подъем в воздух без привязи. Затем попробовали небольшие перемещения. Вначале во избежание опрокидывания, как это было в декабре 1939 г., механики подстраховывали вертолет, держась за веревки, но потом после накопления опыта пилотирования начались полностью свободные полеты.
Успехи были столь впечатляющи, что Сикорский предложил армии проект дальнейшего развития VS-300 - двухместного вертолета VS-316. В проекте предусматривалось управление посредством трех рулевых винтов. Однако армия предпочла в июле 1940 г. проект Платта и Лепейджа - вертолета поперечной схемы, который был принят к разработке как XR-1 (X - экспериментальный, R-rotary - винтокрылый, 1 - первый контракт ВВС). Несмотря на отказ в поддержке со стороны официальных властей, американские военные летчики с этого времени стали проявлять интерес к работам Сикорского. Горячим его сторонником стал подполковник Ф. Грегори. Этому интересу способствовала и первая публичная демонстрация VS-300, которая состоялась 20 мая 1940 г. в Бриджпорте. Сначала Сикорский вкратце рассказал приглашенным историю вертолетостроения, описал принцип работы вертолета и затем показал его в действии. На присутствующих демонстрация произвела сильное впечатление. Вертолет перемещался вверх, вниз, вбок, назад, неподвижно зависал, разворачивался на месте, правда, не летал вперед. На вопрос президента "Юнайтед Эркрафт", почему он видит только полеты вверх, вбок и назад, но не видит полетов вперед, Игорь Иванович ответил: "Мистер Уилсон, это одна из незначительных инженерных проблем, которую мы пока не решили". Конечно, всю глубину "незначительности" конструктор прекрасно понимал. Как вспоминал впоследствии Сикорский с юмором: "Вертолет проявил такое нежелание летать вперед, что мы даже рассматривали возможность развернуть кресло пилота и позволить ему летать задом-наперед".
В июле 1940 г. "Лайкоминг" мощностью 65 л.с. был заменен на "Франклин" 90 л.с. Теперь было достигнуто неподвижное висение над точкой продолжительностью свыше 20 мин. Вертолет осуществлял уверенные полеты вбок и назад, но при полете вперед по-прежнему оставался необузданным - как выразился Сикорский. Вскоре выяснилась причина этого недостатка. Из-за попадания рулевых винтов в индуктивный поток несущего винта при полете со скоростью 30-40 км/ч вертолет становился неустойчивым и почти неуправляемым. Характеристики машины при полете вперед были улучшены путем подъема рулевых винтов и вынесения их из зоны влияния несущего винта. Теперь вертолет йог развивать большую скорость, а 9 августа 1940 г. был совершен первый полет на дальность 250 м.
С помощью Сикорского Ф. Грегори первым из военных летчиков освоил вертолет, правда, не сразу. Ему не удавалось уловить темп и направления отклонения ручки управления, чтобы удерживать машину в заданном положении. Вертолет все время норовил раскачиваться. Грегори после каждой попытки вытирал пот на посеревшем лице. Сикорский с улыбкой утешал пилота, приговаривая, что слово "геликоптер" (по-английски "хеликоптер") происходит вовсе не от "гели", т.е. винт, а от "хиил" - крениться, валиться, и не стоит огорчаться - аппарат вполне оправдывает свое название. Тем не менее военные летчики смогли обуздать "мустанга" и достаточно быстро освоили воздушное родео.
Интерес Грегори к вертолету Сикорского был не простым любопытством. Командование ВВС поручило ему отбор проектов вертолетов для армии. Как результат визитов Грегори, Сикорский вскоре получил деньги на разработку VS-316 - двухместного тренировочного вертолета, который мог использоваться для наблюдений, корректировки артиллерийского огня и связи.
С целью улучшения вибрационных характеристик у VS-300 однолопастные рулевые винты были заменены на двухлопастные. Однако полеты по-прежнему сопровождались большими вибрациями, что отрицательно влияло на усталостную прочность конструкции. 10 октября 1940 г. при полете со скоростью 30 км/ч на высоте четырех метров произошло усталостное разрушение одного из горизонтальных рулевых винтов. Вертолет накренился и с треском упал на землю. Невредимый Сикорский вылез из-под обломков, постоял несколько минут и сказал: "Я думаю, мы отправим его теперь домой". Через месяц вертолет был полностью восстановлен.
Для улучшения вибрационных характеристик, устранения возможности воздушного резонанса консоли хвостовых рулевых винтов были усилены. Устранено поперечное V консолей горизонтальных рулевых винтов, а сами винты вынесены из потока несущего винта за счет удлинения их валов. Также был поднят и вертикальный хвостовой рулевой винт. В ноябре полеты возобновились, но характеристики при движении вперед по-прежнему оставались неудовлетворительными. Несущий винт отрицательно влиял на эффективность двух задних горизонтальных рулевых. Продолжались аварии из-за воздушного резонанса, что было вызвано недостаточной жесткостью хвостовых консолей. В довершение всего в феврале в полете отказал двигатель. При падении сломались оба рулевых винта. Новый двигатель был получен только в апреле.
Несмотря на все трудности с доводкой VS-300, в начале 1941 г. деятельность компании Сикорского была по достоинству оценена. Руководство ВВС США пришло к выводу, что не стоит рисковать с поддержкой только одного вертолета Платт-Лепейджа. В Европе и Азии уже вовсю бушевала война. В случае неудачи Платта и Лепейджа американская армия могла остаться без вертолета. Поэтому высокие армейские чины решили поддержать разработку вертолетов двух разных схем и выделили средства на разработку проекта VS-316 (S-47), получившего армейское обозначение XR-4, и постройку одного образца (номера XR-2 и XR-3 были присвоены автожирам фирм Питкерн и Келлетт, также получившим поддержку по биллю Дорси). Учитывая большой объем предстоящей работы и ее особую ответственность, Сикорский после соответствующего отбора пригласил в фирму профессионального летчика-испытателя. Им стал Чарльз Лестер Моррис, или, как звали его друзья. Лес. Работая в фирме Сикорского, он много сделал для доводки вертолетов, большинству из них открыл дорогу в небо.
Апрель и май 1941 г. ознаменовались рядом больших достижений VS-300. 15 апреля был установлен американский рекорд продолжительности пребывания в воздухе - 1 ч 5 мин 14,5 с, а 17 апреля поставленный на поплавки VS-300 совершил взлет с воды и приземлился на сушу. Это был первый в мире полет вертолета-амфибии. 6 мая VS-300 установил мировой рекорд продолжительности пребывания в воздухе для вертолетов - 1 ч 32 мин 49 с. Этим на 15 мин был превышен рекорд, принадлежавший FW-61 с 1937 г. Одновинтовая схема начала завоевывать себе место под солнцем.
Хотя VS-300 показывал неплохие результаты, уже к началу 1941 г. стала очевидной неэффективность системы продольно-поперечного управления посредством рулевых винтов, особенно при полетах с поступательной скоростью. Кроме того, при такой схеме осложнялось обеспечение динамической прочности. На новый вертолет XR-4 решили поставить автомат перекоса. Но прежде его надо было отработать на экспериментальном VS-300. К этому времени целесообразность использования автомата перекоса была уже признана во всем мире, накоплен опыт его разработки, создана теория эквивалентного несущего винта, позволяющая правильно выбрать кинематику.
На отработку на земле автомата перекоса ушла вся весна 1941 г., и только 27 июня было решено начать его летные испытания. Учитывая сложность перехода на новую систему, приняли компромиссное решение. Автомат перекоса был установлен только для поперечного управления. Продольное же осуществлялось по-прежнему горизонтальным хвостовым рулевым винтом, установленным на вертикальном форменном пилоне перед вертикальным рулевым винтом.
В августе 1941 г. начались испытания вертолета в новой конфигурации. После первых часов летных испытаний стало ясно, что новая "полупродольная" схема открывает верный путь к созданию эффективного и надежного управления. Установка вместо двух горизонтальных рулевых винтов одного улучшила вибрационные характеристики, существенно уменьшила подверженность внешним возмущениям. Однако горизонтальный рулевой винт по-прежнему оставался в зоне влияния несущего, поэтому в октябре его пилон был отодвинут еще дальше назад, непосредственно к вертикальному рулевому винту. Работа же вертикального рулевого винта была признана идеальной. Он достаточно эффективно выполнял функции, аналогичные самолетному килю и рулю поворота.
После балансировки несущего винта с целью снижения вибраций вертолет в новой конфигурации достиг скорости 80 км/ч. Теперь в испытаниях большое внимание уделялось исследованию эффективности покрытия тканевой обшивкой некоторых частей конструкции. При этом был сделан вывод о желательности придания фюзеляжу обтекаемых форм. Так, VS-300 "одели поприличнее", чтобы, как говорили шутники, "скрыть его худобу".
Большой вынос вертикальных шарниров в какой-то мере предохранял вертолет от земного и воздушного резонансов. Это было отмечено при испытаниях, проводившихся без изменения циклического шага. Установка же управления циклическим шагом осложнила проблемы динамической прочности. Возросла опасность земного и воздушного резонансов. Так, 2 октября 1941 г. после совершения ряда успешных испытательных полетов С. Глухарев, приземлив вертолет, подруливал к ангару. В этот момент и начался земной резонанс - страшное бедствие первых вертолетов. Однако пилот не растерялся, быстро поднял машину в воздух, выключил двигатели и упал с высоты трех метров. Этим он спас вертолет, правда, сломав хвостовую балку.
В конце ноября 1941 г. Сикорский решил снять с VS-300 хвостовой горизонтальный рулевой винт, а продольное управление также осуществлять изменением циклического шага. Теперь новый вертолет XR-4 отрабатывался с полным управлением циклическим шагом.
8 декабря 1941 г., на следующий день после Пёрл-Харбора, был совершен первый полет VS-300 в новой и теперь уже окончательной конфигурации. На этот раз машину пилотировал Моррис. Сикорский напутствовал его: "Старайся, Лес, делать все спокойно, не торопясь. У тебя куча времени. И самое главное, если вдруг почувствуешь что-то неладно, шаг-газ вниз и садись. Ты можешь совершить грубую посадку, даже небольшую поломку, но это все-таки лучше, чем если машина выйдет из-под контроля на высоте". Полеты продемонстрировали хорошую управляемость, правда, тенденция к земному и воздушному резонансу оставалась. Воздушный резонанс возникал из-за недостаточной жесткости конструкции фюзеляжа, допускавшей колебания несущего винта в плоскости его вращения. 12 декабря через четыре секунды после взлета на вертолете начались сильные резонансные колебания. Проявив самообладание, Моррис позволил им развиться и только потом приземлил вертолет. Эффективность фрикционных демпферов для гашения колебаний лопастей в вертикальном шарнире была признана недостаточной. Сикорский установил на лопастях дополнительные гидравлические демпферы. Проведенные 31 декабря 1941 г. испытания показали, что резонанс исчез.
Подводя итоги 1941 г., можно было отметить:
- общее время пребывания в воздухе вертолета составило 28 ч 35 мин,
- опробованы три совершенно разные схемы управления,
- последняя модификация вертолета с автоматом перекоса дала самые обнадеживающие результаты.
Таким образом, И.И. Сикорский довел до работоспособного состояния классическую одновинтовую схему, предложенную еще за 30 лет до этого другим русским конструктором Б.Н. Юрьевым.
В новом 1942 г. на VS-300 был совершен ряд успешных полетов. В частности, достигнута скорость, близкая к 100 км/ч. В течение года VS-300 использовался для ведения широкой исследовательской программы. На нем, например, испытывалась эффективность установленного на хвосте стабилизатора, как жестко фиксированного, так и управляемого. Однако в то время данное средство балансировки еще не получило должной оценки и было признано необязательным. Оптимизировалась форма носового обтекателя. Кроме того, VS-300 испытывался с одно- и двухлопастным несущими винтами. Несмотря на упрощавшуюся при этом конструкцию, было отмечено столь сильное усиление вибраций, что решили оставить трехлопастный винт. Всего за время испытаний VS-300 было проведено 18 крупных переделок вертолета, несколько сот мелких изменений, ряд серьезных ремонтов после аварий. За многочисленные изменения, нескладный внешний вид, непокорность и необузданность характера первый вертолет Сикорского получил название "Игоревского кошмара". К концу испытаний из первоначальных частей на вертолете остались только кресло пилота, центральная часть фюзеляжа, топливный бак и два колеса главного шасси. Концепция максимальной простоты конструкции экспериментальной машины полностью себя оправдала. Быстро вносить изменения в конструкцию построенного в 1941 г. внешне эффектного, но тяжелого и сложного вертолета Платт-Лепейджа XR-1 было значительно труднее, что и затянуло его доводку, и он не смог конкурировать с XR-4.
К осени 1943 г. VS-300 полностью исчерпал себя как экспериментальный аппарат. В октябре он был передан в музей Института Эдисона. К этому времени машина имела общий налет 102 часа 35 мин. Вертолет стал редким экспонатом, заслужившим достойное место в музее всего лишь через четыре года после постройки
VS-300 доказал всему миру эффективность классической одновинтовой схемы, которая и в настоящее время является господствующей. Его успехи были столь впечатляющи, что ряд конструкторов, и среди них будущие ведущие специалисты мирового вертолето-строения А. Янг, Ф. Пясецкий, Р. Хафнер и другие, занялись схемой с хвостовым рулевым винтом.
R-4
Разработанный в соответствии с контрактом ВВС США опытный двухместный вертолет XR-4 был собран в декабре 1941 г. в секретном ангаре "Юнайтед Эркрафт" в Бриджпорте. Примерно месяц продолжались наземные испытания, в ходе которых проверялась работоспособность частей и деталей контрукции, надежность двигателя, балансировался несущий винт. Были внесены некоторые конструктивные изменения, но в целом вертолет признали законченным и годным к летным испытаниям.
Фюзеляж XR-4 был форменный, сварной из стальных труб и имел почти квадратное поперечное сечение. Его отъемная хвостовая часть стыковалась болтовыми соединениями. В центральной части находился установленный вертикально звездообразный двигатель воздушного охлаждения "Вернер" 175 л.с. Вращение от двигателя через муфту сцепления, соединенную с ней муфту свободного хода и короткий карданный вал передавалось главному редуктору. С муфтой свободного хода был связан тормоз несущего винта. Корпус муфты сцепления использовался в качестве ступицы осевого вентилятора. Воздух для вентилятора засасывался через отверстия в передней части кабана.
Главный редуктор состоял из пары цилиндрических и пары конических шестерен. Часть мощности от редуктора передавалась на трансмиссионный вал хвостового рулевого винта. Несущий винт был трехлопастный, трехшарнирный. Лонжерон лопасти представлял собой стальную цельнотянутую трубу с шестью ступенями, диаметр которых постепенно уменьшался от комля к концу. Нервюры лопастей были деревянными, обшивка - полотняной. Трехлопастный рулевой винт располагался на отогнутом вверх концевом участке хвостовой балки. Бак для горючего помещался сзади двигателя.
В кабине, находившейся в передней части фюзеляжа, два пилотских кресла с целью меньшего влияния на центровку располагались рядом. Кабина имела большую площадь остекления. Приборы обычного самолетного типа и, кроме того, прибор-указатель общего шага несущего винта. Перед сидением пилота располагалась ручка управления циклическим шагом несущего винта. Рычаг управления общим шагом несущего винта и дроссельной заслонкой двигателя находился сбоку. Верхняя часть этого рычага поворачивалась как у мотоциклов рукоятка газа. Педали предназначались ^для путевого управления посредством изменения общего шага рулевого винта. Сзади сидений устанавливалось радиооборудование. Шасси - трехстоечное: два основных и хвостовое.
14 января 1942 г. вертолет XR-4 под управлением Морриса впервые оторвался от земли. Опыт, полученный при проектировании, постройке и испытаниях VS-300, не пропал даром. В первый же день было совершено шесть полетов общей продолжительностью около получаса без какой-либо предпосылки к летному происшествию или сбою в работе. Хотя выяснилась необходимость внести в конструкцию некоторые изменения, аппарат был признан удачным. К концу января после серии испытаний эффективность автомата перекоса была признана вполне достаточной. Проводились также испытания аварийной посадки на режиме авторотации. Отрабатывались необычные операции с пассажиром. Пассажир влезал и вылезал из вертолета по веревочной лестнице, выпрыгивал с высоты один-два метра, по телефону разговаривал со стоящим на земле Сикорским, демонстрируя тем самым возможность замены вертолетом привязного аэростата. Впервые проводились совместные полеты двух вертолетов: VS-300 под управлением Сикорского и XR-4 под управлением Морриса. На испытаниях XR-4 достиг скорости 130 км/ч и высоты полета 600 м. Узнав об этих успехах, американские военные потребовали продемонстрировать им возможности вертолета и в первую очередь управляемость, грузоподъемность и скорость машины, ее скороподъемность и максимальную высоту полета. После этого они соглашались принять вертолет на войсковые испытания.
Демонстрация была назначена на 20 апреля. Сикорский и его ближайшие помощники тщательно продумали программу. Ведь от этого зависела их дальнейшая судьба. Нужно было ошеломить заказчиков так, чтобы у них не осталось ни тени сомнения в необходимости применения в армии вертолетов. Помимо американских военных присутствовали и представители туманного Альбиона. Многие из членов комиссии, рассматривая XR-4 на земле, не скрывали своего скептицизма. Но вот Моррис влез в кабину, шпустил двигатель и начал показательные выступления с демонстрацией вертикальных взлетов и посадок. Затем он поднялся на два метра и неподвижно завис над головами изумленных членов комиссии. Ветер осложнял пилотирование вертолета, однако Моррис прекрасно справился с управлением. Потом он приземлил вертолет точно там, откуда взлетал. Его колеса встали прямо в выемки, оставленные ими при стоянке на мягкой весенней земле. Сразу после этого Моррис опять поднялся в воздух и продемонстрировал поступательные перемещения вперед, назад и вбок, повороты на месте. Один из присутствующих высокопоставленных военачальников воскликнул: "Если бы я этого не видел собственными глазами, то никогда бы не поверил". Другой генерал обратился к одному из самых "отъявленных" пропагандистов винтокрылой авиации Ф. Грегори: "Вы правы. Эта штука может делать все, что может делать лошадь". Английский представитель, известный летчик-испытатель Р. Бри, облетавший до этого все построенные в 30-е годы в Великобритании винтокрылые летательные аппараты, заявил: "Мы присутствуем при чуде. Я немедленно свяжусь со своим правительством для переговоров об экспорте".
Вслед за этим последовала демонстрация управляемости и устойчивости XR-4. На аэродроме были укреплены на двухметровых штырях кольца диаметром 25 см. Моррис подцеплял эти кольца установленной в носу вертолета трубкой Пито и относил их к стоящему на земле Сикорскому. Присутствующие на демонстрации зрители утверждали: "Эта штуковина как живая, как верный пес относит добычу прямо в руки хозяину". А когда Моррис забрал трубкой Пито из рук Лабенского авоську с дюжиной сырых яиц, перенес их на некоторое расстояние, аккуратно положил на землю и при этом не разбил ни одного, кто-то усомнился: "Не вареные ли яйца?" Тогда Борис Лабенский демонстративно переколотил перед публикой все яйца до единого.
Далее началась демонстрация тактических возможностей XR-4. Лабенский уселся в вертолет рядом с Моррисом и с высоты разговаривал по телефону с Сикорским, по этому же проводу отправлял депеши. Лабенский спускался по веревочной лестнице из вертолета, висящего неподвижно на высоте 6-8 м, и снова поднимался в машину, забирал, высунувшись из низколетящего вертолета, пакет из рук стоящего на земле человека. Прилетевший на аэродром VS-300, оборудованный вместо колес надувными баллонами, демонстрировал возможность посадки вертолета на воду.
Возможности вертолетов ошеломили присутствующих. Но это было еще не все. Моррис летал со скоростью 130 км/ч, поднимался на высоту 1500 м, которая не являлась пределом, осуществил посадку на авторотации при выключенном двигателе. "Под занавес", используя воздушную подушку вблизи земли, XR-4 поднял четырех человек.
Все были в восторге. Если кто и испытывал вначале недоверие к новой машине, то теперь все сомнения в том, что XR-4 является работоспособным летательным аппаратом, исчезли. Решение комиссии было единогласным: "Летательный аппарат продемонстрировал все, что требуется от вертолета. Необходимо продолжить испытания XR-4 в армейском испытательном центре Райт Филд в Дейтоне". В случае успешного завершения испытаний в Райт Филд предполагался большой и немедленный заказ партии вертолетов для армии и флота. Основное назначение вертолета военные видели в борьбе с вражескими подводными лодками. Вертолеты должны были базироваться на транспортных и конвойных кораблях, наземных базах береговой обороны, их предполагалось также использовать для связи, наблюдения, корректировки артогня и вывозки раненых. Кроме того, предусматривалось применять вертолеты для фотографирования с воздуха, спасения экипажей сбитых самолетов и тонущих кораблей, постановки дымовых завес, снабжения войск в труднодоступных районах, прокладки линий связи, контроля с воздуха охраняемых объектов.
Первый перелет
Перегонять XR-4 в армейский испытательный центр Райт Филд решили своим ходом, по воздуху. Для вертолета, имеющего налет всего 15 ч, это было большим риском: ведь дальность перелета составляла более тысячи километров. Но Сикорский верил в свое детище. Такой маршрут позволил бы более полно продемонстрировать работоспособность вертолета, проверить надежность его частей и деталей. Кроме того, это явилось бы самой действенной рекламой, которая могла бы привлечь внимание других потенциальных заказчиков.
От перелета по прямой из Бриджпорта в Дейтон пришлось сразу отказаться: большая часть маршрута пролегала над гористой местностью, что заставляло бы летчика часто менять высоту. Кроме того, это осложняло ориентирование на местности, затрудняло сопровождение вертолета наземной командой, повышало опасность в случае аварийной посадки. Поэтому маршрут выбрали по дуге, вдоль наземных транспортных коммуникаций. Из Бридж- , порта вертолет должен был лететь на север вдоль реки Гудзон 1 до Элбани, затем путь пролегал на запад до Буффало на { Ниагаре и далее вдоль южного берега озера Эри до Кливленда, а оттуда через весь штат Огайо к Дейтону на аэродром Райт Филд. Длина выбранного маршрута составляла 1225 км, и вся трасса разбивалась на 16 этапов.
Несколько дней ушло на подготовку к перелету. Моррис ежедневно совершал тренировочные полеты, отрабатывал ориен-гирование на местности. Наконец, 13 мая был назначен старт. Моррис влез в кабину. Сикорский напутствовал его словами:
"Ну, Лес, сегодня ты делаешь историю". Глухарев благословил Морриса и машину. Вертолет поднялся в воздух. Перелет начался. Одновременно из ворот завода выехал сопровождающий автомобиль с ярким желтым кругом на крыше. В нем находилась группа специалистов, возглавляемая Б. Лабенским.
Моррис понимал всю глубину своей ответственности за перелет, который обязательно должен был отразиться на судьбе вертолета. Управляя машиной, нужно быть предельно внимательным, в случае какой-либо неполадки или ухудшения метеоусловий быстро принимать оптимальные решения. Но Моррис видел свою шдачу не только в благополучном завершении полета. Он знал, попутная демонстрация необыкновенных свойств аппарата отнюдь не повредит. Слишком мало людей знало о машине, и сенсация пробудит интерес к вертолету.
При подходе к аэродрому Элбани, например, Моррис увидел аккуратную линию самолетов, стоящих носами к забору. Он решил разместить машину в этом же ряду. Много людей наблюдало за диковинной машиной. При маневрировании пилот намеренно завис над стоянкой автомашин. Многие в страхе бросились врассыпную от места, казалось бы, неминуемого падения какого-то чудного летательного аппарата. Однако, вопреки всем ожиданиям, машина недвижно висела в воздухе. И тут кто-то крикнул: "Эй, парень! Ты что тут делаешь? Пытаешься, черт возьми, напугать нас до смерти?" Моррис плавно произвел посадку. Потом для заправки он снова поднялся и полетел боком, с удовольствием наблюдая раскрытые от удивления рты механиков. А при одном приземлении пилот намеренно промахнулся и проскочил метров на тридцать место, предназначенное для вертолета. Потом он завис, попятился и мягко сел. Один из механиков, наблюдавший эту сцену, пробормотал своему приятелю:
"Билл, что-либо одно - или я сплю, или спятил". Слава о вертолете и его возможностях уже катилась впереди этой необыкновенной машины.
На Райт Филд с нетерпением ожидали прибытия XR-4. Ф. Грегори прямо не находил себе места. Он взлетел на одной из находившихся на базе "Летающих крепостей" В-17, чтобы встретить в воздухе между Мэнсфилдом и Спрингфилдом вертолет Сикорского. Однако произошел казус. Вращающиеся лопасти и маленький фюзеляж делали XR-4 незаметным на фоне земли. Грегори ни с чем вернулся на базу. Пришлось ему пересесть на маленький тренировочный самолет АТ-6 и встречать XR-4 на аэродоме в Спрингфилде. Зато он с удовольствием сопровождал вертолет при перелете из Спрингфилда в Дейтон. Одним из встречавший на Райт Филд был сам Орвиль Райт, впервые в истории человечества совершивший в декабре 1903 г. управляемый полет на аппарате тяжелее воздуха. Первый пилот высоко отозвался о човой машине.
Серийное производство и применение
30 мая 1942 г. XR-4 официально был принят армией, и сразу начались его всесторонние войсковые испытания. В программу испытаний входили исследования максимальных возможностей вертолета, его потолка, скорости и продолжительности полета, замерялась потребная мощность двигателя на разных режимах полета, определялись маневренность и управляемость. При испытаниях, например, была достигнута высота полета свыше 3500 м.
Помимо определения летно-технических характеристик, на XR-4 отрабатывались различные операции по практическому применению вертолета для нужд армии и флота. С целью определения возможностей использования вертолета для противолодочной обороны на аэродром был выложен силуэт подводной лодки. С пролетающего на разных скоростях XR-4 сбрасывались учебные 12-килограммовые бомбы. Сначала бомбы бросали прямо из кабины с рук, затем были разработаны специальные бомбодержатели.
Одновременно на XR-4 проводилась и тренировка американских и английских летчиков, осуществлялись многочисленные демонстрационные полеты перед различными высокопоставленными чиновниками и комиссиями. К концу июля XR-4 уже имел налет, превышающий 100 ч, было подготовлено пять военных летчиков-вертолетчиков. К концу 1942 г. в целом испытания XR-4 завершились, a yws 21 декабря Сикорский получил заказ на серийное производство 22 вертолетов для американской армии и береговой обороны. Восемь вертолетов заказала Великобритания. К этому времени, помимо опытного XR-4, Сикорским было построено еще два его аналога, предназначенных для специальных исследований. Заказанные 30 вертолетов получили наименование YR-4A (индекс Y означал опытную войсковую серию, А - улучшенную модификацию). В середине января 1943 г. заказ был увеличен. Великобритания подписала контракт еще на 200 вертолетов R-4 к проявила заинтересованность еще в 800. Хотя по окончании аойны большую часть заказа аннулировали, все же было построено 130 R-4.
Учитывая успехи в создании вертолетов, в приобретении которых проявили заинтересованность многие заказчики, правление "Юнайтед Эркрафт" решило восстановить самостоятельность фирмы, Сикорского. Его группа была выделена из объединения Воут-Сикорский и получила в январе 1943 г. собственную производственную базу в Бриджпорте. Эта база оставалась основным центром фирмы Сикорского вплоть до 1955 г., когда в связи с большим заказом на вертолеты S-58 (о которых речь пойдет ниже) был построен новый завод в Стратфорде, куда Сикорский и перенес свою резиденцию.
Самостоятельность фирмы Сикорского была восстановлена не только в связи с заказами на производство R-4. Компания получила и новые контракты на разработку других вертолетов. Испытания XR-4 в Райт Филд в целом удовлетворили военных, но его грузоподъемность была признана недостаточной для использования против подводных лодок. Кроме того, требовалось улучшить летно-технические характеристики. Представители армии заявили о своей заинтересованности в создании более тяжелого вертолета. Такой вертолет был предложен Сикорским еще в 1939 г. вслед за постройкой VS-300, но тогда он не получил поддержки. Теперь проекту нового вертолета, носящему фирменное обозначение S-48, было присвоено армейское название XR-5. К концу 1942 г. чертежи были готовы, и 21 декабря одновременно с R-4 был получен заказ на пять опытных XR-5. Два из них - для Великобритании.
Первый экземляр XR-5 был готов летом 1943 г., и после непродолжительных наземных испытаний 18 августа совершил первый полет. Подобно VS-300 (S-46) и XR-4 (S-47), новый вертолет имел классическую одновинтовую схему, но по размерам значительно превосходил своих предшественников - по взлетному весу в два раза, по полезной нагрузке почти в три. В 1946 г. в зоне воздушной подушки R-5 поднял 18 человек, облепивших его со всех сторон. В том же 1946 г. R-5 побил все официальные мировые рекорды для вертолетов - летал на дальность 1132 км, достиг высоты почти 7 км, скорости свыше 180 км/ч, показал продолжительность пребывания в воздухе 9 ч 57 мин.
При разработке компоновки XR-5 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. Хорошо остекленная кабина получилась узкой, удобнообтекаемой. Вообще, аэродинамические формы XR-5, в отличие от угловатого XR-4, выделялись своим совершенством. Фирма "Пратт-Уитни" специально разработала для него вертолетный двигатель. Хорошо была отлажена конструкция частей и деталей. Как отмечали в то время американские летчики, переход от R-4 к R-5 был аналогичен переходу от "Летающей крепости" В-17 к "Сверхкрепости" В-29, т.е. это был значительный качественный скачок.
Серийное производство R-5 началось в конце 1944 г., но на фронт он не попал. В конце войны заказ сократился, и R-5 было построено всего 65 единиц. В процессе их эксплуатации было признано, что небольших размеров кабина является существенным недостатком, поэтому производство R-5 (S-48) прекратили и занялись разработкой и постройкой его дальнейшей модификации S-51.
Вслед за созданием элегантного S-48 было решено улучшить и внешние формы S-47 (R-4), а также для улучшения летно-технических характеристик повысить мощность двигателя. 15 октября 1943 г. совершил первый полет вертолет S-49 (R-6), представлявший собой дальнейшее развитие S-47. Помимо облагороженных аэродинамических форм, R-6 обладал новым, специально спроектированным двигателем "Франклин" с большей по сравнению с S-47 мощностью. Была улучшена конструкция его частей и деталей. С целью исключения конических шестерен в редукторе двигатели на S-48 и S-49, в отличие от S-47, были установлены с вертикальным выводом мощности. Хвостовые балки S-48 и S-49 были прямые, в отличие от S-47, имевшего отогнутую вверх заднюю часть хвостовой балки.
S-49 обладал лучшими летно-техническими характеристиками, чем S-47. 2 марта 1944 г. Ф. Грегори перегнал S-49 (XR-6) из Вашингтона в Дейтон, установив при этом неофициальный рекорд дальности беспосадочного перелета 623 км со средней скоростью почти 130 км/ч. Он пробыл в воздухе 4 ч 55 мин. Подобно своим предшественникам, S-49 сразу стал поставляться в Великобританию, однако принять участие в боевых действиях не успел. Для использования в США S-49 строился в основном по заказу флота для связи и наблюдения.
Начавшееся в 1943 г. серийное производство S-47 (R-4) позволило приступить к его опытной эксплуатации в различных климатических зонах. Так, зимой 1943/44 г. S-47 был доставлен на транспортном самолете С-46 на Аляску, где эксплуатировался в суровых арктических условиях. Одновременно продолжались испытания по расширению диапазона практического применения вертолетов. В мае 1943 г., например, на XR-4 отрабатывались посадки на палубу корабля. Вертолет взлетал с берегового аэродрома и садился на специально оборудованную площадку на танкере "Бункер Хил", затем взлетал и возвращался на берег. Взлет и посадка осуществлялись как на стоящий, так и на движущийся корабль. В июле на транспорте "Джеймс Паркер" проводились трехдневные испытания взлета и посадки вертолета в открытом океане при неспокойной погоде. Проведенная комплексная программа доказала возможность базирования вертолета на кораблях, целесообразность их применения для противолодочной обороны. Летом 1944 г. вертолет вновь испытывался на борту специально оборудованных кораблей, что окончательно подтвердило целесообразность его использования в этой области.
В начале 1944 г. S-47 впервые был применен для спасения человеческих жизней. Вблизи Санди Хук недалеко от Нью-Йорка 3 января взорвался эсминец американского флота "Тэр-нер". Пожар удалось потушить, но на борту оказалось много раненых и обожженных. Часть из них находилась в шоковом состоянии. Необходимо было срочно доставить из городского госпиталя кровяную плазму. Однако погодные условия осложняли ее доставку. Слепящий снежный шторм парализовал движение в нью-йоркской гавани. Плавающий лед мешал кораблям Доставка на корабле заняла бы много времени. Самолет также использовать было нельзя. Командование решило по тревоге поднять вертолет. Около Бруклина располагалась авиационная база береговой охраны, на которой находилось несколько R-4. По получении приказа командир этой группы Ф. Эриксон вылетел с базы и приземлился во дворе госпиталя. Там его уже ждали. Он забрал плазму и через четырнадцать минут был уже в Санди Хук. Раненые моряки были спасены. Вертолет продемонстрировал свои возможности и сделал то, что для других транспортных средств было непосильно.
В 1944 г. началось применение вертолетов непосредственно в боевых действиях. В это время в Бирме англо-индийские войска вели тяжелые бои с японскими милитаристами. Природные условия севера Бирмы и востока Индии наложили отпечаток на ведение военных действий. Джунгли, неразвитая сеть дорог не позволяли иметь сплошную линию фронта. Война носила очаговый характер. Для снабжения подразделений, сражающихся часто в глубоком тылу японских войск, вывозки раненых и экипажей сбитых самолетов требовалась авиация, способная взлетать и садиться на ограниченные площадки. Вначале для этого применялись легкомоторные маленькие самолеты, получившие за свой внешний вид и способ действия название "кузнечиков". Однако в некоторые места даже "кузнечики" попасть не могли. В марте 1944 г. в район боевых действий прибыла группа летчиков, обученных пилотированию вертолетов. Вслед за ними прибыли R-4. Некоторые вертолеты перевозились в Бирму на четерех-моторных транспортных самолетах С-54 (DC-4) прямо из Райт Филда. Перелет через Атлантику, Африку и Ближний Восток занимал чуть больше трех дней.
С апреля вертолеты начали действовать. Первые задания были связаны с вывозкой раненых солдат третьей индийской дивизии. Затем началась поддержка частей, сражающихся в тылу японцев, спасение экипажей сбитых самолетов. Кроме того, вертолеты применялись для связи, разведки, артиллерийской корректировки.
Японцы быстро заметили новые летательные аппараты, и их летчики стали охотиться за вертолетами. Однако это оказалось не таким уж простым делом. "Вертушки" летали, чуть не задевая церевья, что весьма затрудняло их обнаружение. Когда все же истребитель находил цель и устремлялся на нее, летчик-вертолетчик, пользуясь высокой маневренностью своей машины, быстро прятался в джунглях. Японец проскакивал мимо. Способность тихоходного и, казалось бы, беззащитного вертолета уклоняться от атак атакующих самолетов была подтверждена и экспериментально. Англичане, получившие в 1943 г. первые вертолеты Сикорского, провели учебные атаки на вертолет своего лучшего истребителя "Супермарин Спитфайр V". Английские асы с изумлением обнаружили, что это куда сложнее, чем атаковать скоростные цели.
Особенно ожесточенные бои в 1944 г. происходили в районе индийского города Импхал. Японцы окружили город, и снабжение гарнизона проводилось по воздуху. Большую роль в этом сыграли вертолеты R-4. Бои за Импхал закончились победой союзников. Таким образом, вертолеты внесли свой посильный вклад в разгром империалистической Японии.
Успешное применение вертолетов в Бирме способствовало их дальшейшему внедрению в вооруженные силы США и Великобритании. К концу войны вертолеты уже входили в состав американских и английских войск в Европе и Азии. В Европе вертолеты первыми стали применять англичане. Они использовали их в основном для наблюдения, связи, калибровки локаторов. К концу второй мировой войны эти летательные аппараты были признаны незаменимым средством применения в ряде областей человеческой деятельности.
Первое поколение вертолетов. Победа одновинтовой схемы
По окончании второй мировой войны, несмотря на то что в производстве находились серийные R-4, R-5 и R-6, положение фирмы Сикорского оставалось неустойчивым. Прекращение боевых действий сократило заказы военных. Если в 1944 г. было построено 144, а в 1945 г. 275 вертолетов всех типов, то в 1946-1950 гг. производство оставалось на уровне 30-40 единиц в год. Хотя уже было хорошо известно разнообразие мирных областей применения, гражданские заказчики нерешительно покупали вертолеты. Они оставались достаточно дорогими, сложными в пилотировании и наземном обслуживании, имели еще невысокую надежность. Кроме того, у Сикорского к середине 40-х годов появились и серьезные конкуренты. "Виноват" в этом он был сам. Демонстрационные полеты, рекламные сообщения о достижениях вертолетов Сикорского возбудили интерес многих конструкторов к их разработке. По подсчетам видного американского конструктора вертолетов А. Янга, в США в первой половине 40-х годов возникло более 340 фирм, занявшихся разработкой и постройкой этого типа летательного аппарата. Новое направление развития
техники казалось перспективным и прибыльным. Особенно опасными конкурентами Сикорского в классах легких вертолетов были конструкторы А. Янг и С. Хиллер, выбравшие вслед за И.И. Си-корским одновинтовую схему.
Фирмы "Платт-Лепейдж" и "Ландграф" продолжили испытания своих опытных вертолетов поперечной схемы, намереваясь разработать на их основе тяжелые вертолеты с большой грузоподъемностью. На фирме "Мак-Доннелл" С.Л. Захарченко приступил в 1944 г. к постройке вертолета поперечной схемы для объявленного ВМС США конкурса на создание тяжелого спасательного вертолета. Фирма "Келлетт", имевшая опыт производства автожиров, занялась в начале 40-х годов, во многом под воздействием успехов немецкого конструктора А. Флеттнера, постройкой вертолета с перекрещивающимися осями несущих винтов - синхро-птера. Чуть позже к разработке вертолетов аналогичной схемы приступили и братья Каман. Многие конструкторы, среди них Г. Пентекост, Н. Пападакос, Н. Брентли, выбрали для своих вертолетов соосную схему. Большинство же американских конструкторов предпочли одновинтовую. Большое распространение получила также идея привода несущего винта посредством двигателей, установленных на концах лопастей, или с помощью сжатого газа, подаваемого от компрессора, расположенного в фюзеляже. Были и другие интересные предложения.
Как уже было отмечено, первыми серийное производство вертолетов начали немцы. С 1941 г. шел выпуск в четырех базовых вариантах вертолета "Фокке-Ангелис" FA-223 - транспортном, противолодочном, поисково-спасательном и в качестве разведчика-корректировщика. Вертолет со взлетным весом 4440 кг имел полезную нагрузку 1284 кг.
В 1942 г. в Германии началось серийное производство вертолета "Флеттнер" PL-282, имевшего схему с перекрещивающимися осями несущих винтов. Вертолет был предназначен для использования с кораблей. Союзники знали об этой технике и, чтобы не допустить ее применения, на заводы, производящие FA-223 и FL-282, были произведены массированные налеты авиации. Они оказались эффективными, и немцам пришлось налаживать производство на подземных заводах. В этих условиях удалось построить только 11 FA-223 и 26 FL-282 из запланированных 400 и 1000 соответственно. Построенные вертолеты использовались в боевых действиях. Кроме них, в нацистской Германии имелись экспериментальные вертолеты различных схем других конструкторов.
После войны началось интенсивное развитие вертолетостроения в Великобритании, Франции и СССР. При этом использовались различные одновинтовые, соосная, продольная, поперечная и многовинтовые схемы.
В целом в 40-х годах в мировом вертолетостроении, помимо классической одновинтовой, прорабатывалось много разнообразных схем вертолета. Однако вскоре выявились характерные для каждой схемы проблемы. Некоторые из них оказались трудно преодолимы при уровне науки и техники того времени. Постройка вертолетов' многовинтовой и поперечной схем была совсем прекращена, а доводка соосной схемы затягивалась.
К началу 50-х годов в вертолетостроении до серийного производства было доведено только три схемы - классическая одновинтовая, продольная и синхроптер, причем последняя нашла ограниченное применение.
В классах легких вертолетов у Сикорского проблем выбора схемы не было. Первым его послевоенным вертолетом стал S-51. Созданный в 1946 г. на базе S-48 новый вертолет отличался от предшественника увеличенным объемом кабины, вмещавшей вместо двух четыре человека, а также модифицированным двигателем. С 1947 по 1951 г. было построено около 380 серийных экземпляров. Основными заказчиками были ВВС, ВМФ и береговая охрана. Кроме того, S-51 получил широкое гражданское применение. Он стал первым вертолетом Сикорского, на который был выдан в 1947 г. сертификат летной годности. В 1946 г. лицензию на производство S-51 приобрела английская фирма "Уэстленд". С его строительства в Англии началось серийное производство вертолетов S-51 поставлялись во многие страны мира. На этом вертолете в 1950 г. был поставлен интересный эксперимент - буксировка вертолета самолетом.
Успешная разработка S-51 была во многом обязана опыту, накопленному при создании вертолетов S-47, S-48 и S-49. Благодаря этому опыту разработанная методика позволяла отстраиваться от резонансов, сводить к минимуму уровень вибрации. Стало возможным провести усталостные испытания лопастей несущего винта. В 1946 г. фирмой был построен специальный стенд для испытаний несущих винтов, приводимых мощным электродвигателем. На этом стенде отрабатывались винты для S-51 и последующих вертолетов. Созданные к этому времени стенды ресурсных испытаний позволили обеспечить необходимую надежность частей и деталей конструкции. Проведенный предварительный анализ возникновения вибраций позволил снизить их до минимума. На S-51 также был установлен автопилот, что значительно облегчило управление машиной.
Улучшение пилотажных характеристик, обеспечение надежности и работоспособности частей и деталей конструкции способствовали расширению применения вертолетов. Ряд авиакомпаний приступил к их регулярной эксплуатации Пионером стала "Лос-Анджелес Эйруэйз". Компания впервые в мире в октябре 1947 г. открыла регулярную линию по перевозке почты. С 1953г. начались регулярные перевозки пассажиров.
Несмотря на успехи первых вертолетов Сикорского, они обладали все-таки общим недостатком. Малая энерговооруженность ухудшала их высотные характеристики - потолок и скороподъемность. Для успешной эксплуатации в военных и гражданских областях, для конкуренции с вертолетами других фирм надо было улучшить летно-технические характеристики аппаратов, строившихся в Бриджпорте. Поэтому разработка нового легкого вертолета S-50 с двигателем 150 л.с. была в 1946 г. прекращена и начата постройка S-52 под более мощный двигатель. Энерговооруженность S-52 вдвое превосходила вертолеты предшественников. Новый вертолет, принадлежащий к классу легких двухместных "летающих джипов", был предназначен заменить S-47, S-49 и стать эффективным конкурентом вертолетам Белла и Хиллера. ВВС, заинтересованные и высотном вертолете наблюдения и связи, поддержали разработку S-52, равно как и вертолет конкурента "Белл-54".
Разработка увенчалась успехом. Весной 1949 г. S-52 поставил рекорд скорости 208,5 км/ч и высоты 6468 м. Для того чтобы побить рекорд скорости, принадлежавший ранее британскому винтокрылу, т.е. летательному аппарату, оснащенному для достижения больших скоростей крылом и пропеллером, на S-52 были установлены пополнительные обтекатели, а стандартное шасси заменено на меньшее с небольшим вредным сопротивлением. Вертолет был признан удачным, построено около сотни экземпляров. Конкурент "Белл-54" так и остался в экспериментальных образцах.
Для развития успеха S-52 на его основе был затем построен S-52-2 с увеличенной кабиной, позволявшей вмещать вместо двух ipex-четырех человек. Двигатель вертолета имел повышенную мощность. Для улучшения путевой устойчивости впервые были установлены на хвосте стабилизирующие кили Также впервые были установлены цельнометаллические лопасти. Они имели стальной лонжерон и обшивку из легкого сплава, поддерживаемую набором нервюр. Металлические лопасти обеспечивали увеличение ресурса, упрощали установку на них противообледенительной системы, испытанной еще и 1944 г. на R-4 при эксплуатации в условиях Аляски. Такие ;ке лопасти были созданы и для S-51.
S-52-2 в серию не пошел, но хорошо послужил в качестве 1етающей лаборатории. В 1952 г. на S-52-2 был (одним из первых) установлен турбовинтовой двигатель "Континенталь" XT-51. Однако он представлял собой обычный турбовинтовой двигатель с жесткой связью между турбинами и несущим винтом, что значительно усложняло управление, увеличивало нагрузки в трансмиссии. Проблему удалось решить его заменой на новый французский газотурбинный двигатель "Турбомека Артуста II", приводящий несущий винт от специальной свободной турбины, не соединенной с основной турбиной двигателя. Разработанный под руководством И. Шидловского двигатель послужил прообразом всех последующих вертолетных газотурбинных двигателей (ГТД). Он был значительно легче и компактнее первоначального поршневого, размещался над фюзеляжем и легко обслуживался.
Новый вертолет, получивший название S-59, осенью 1954 г. установил рекорд скорости (250 км/ч) и высоты полета (7470 м). Достижению высоких результатов способствовало введение убирающегося в полете шасси. Оставшийся также экспериментальным S-59 послужил прообразом вертолетов нового, второго поколения, появившихся во второй половине 50-х годов. Отличительной их особенностью были газотурбинные двигатели.
Несмотря на продолжавшуюся разработку легких вертолетов, главное направление деятельности И. И. Сикорского, как и 40 лет назад в самолетостроении, заключалось в повышении грузоподъемности вертолетов, создании все более тяжелых аппаратов. Здесь основным конкурентом была фирма (русского по происхождению) Ф. Пясецкого, апологета двухвинтовой продольной схемы.
Борьба с Пясецким началась еще в 1946 г., когда ВМС США объявили конкурс на трех-пятиместный многоцелевой вертолет, специально предназначенный для эксплуатации на авианесущих кораблях - авианосцах, линкорах и крейсерах. Основными претендентами были PV-14 и S-53. Вертолет Сикорского создавался на основе S-51, но отличался от последнего рядом особенностей, обеспечивающих его эксплуатацию на кораблях. Он имел фюзеляж более обтекаемой формы, систему складывания назад вдоль хвостовой балки лопастей. Чтобы предохранить от случайного попадания людей в рулевой винт, избежать задевания им о палубу и надстройки при посадке в плохую погоду, в отличие от S-51, он был приподнят на специальной концевой балке над хвостовой балкой. При разработке шасси учитывалась необходимость обеспечения посадки на качающуюся палубу. В полу кабины был сделан люк с лебедкой для ведения спасательных работ либо для установки фотооборудования. Комплекс навигационного оборудования предусматривал полеты ночью. Однако Сикорского ждало поражение. Флот выбрал вертолет Пясецкого. Установив винты с максимальным перекрытием, Пясецкий достиг большей компактности при хранении на палубе, чем у S-53 с торчащей назад хвостовой балкой. Большой заявленный диапазон продольной центровки давал определенные преимущества. В частности, облегчал спасательные работы посредством лебедки. В определенной мере на выбор флота повлияло и увлечение в конце 40-х годов продольной схемой.
Классическая одновинтовая схема привлекала простотой и легкостью конструкции, особенно системы управления и трансмиссии, упрощавшей и удешевлявшей производство и эксплуатацию, давала большую надежность вертолету. Рулевой винт обеспечивал эффективное путевое управление. Несмотря на успехи вертолетов одновинтовой схемы, в 40-е годы были выявлены и свойственные ей проблемы, осложнявшие разработку и последующую эксплуатацию вертолетов такой схемы. Главными из них были сложность создания легких несущих винтов большого диаметра, редукторов, способных пропускать большую мощность, легких хвостовых трансмиссий, большой свес лопастей и ограниченный диапазон центровок, усложнявшие компоновку вертолета. Многочисленные проблемы были связаны с рулевым винтом - характерной особенностью схемы. К ним относили большие затраты мощности на привод рулевого винта; длинная хвостовая балка, рулевой винт и трансмиссия увеличивали массу машины, осложняли центровку. Разработка рулевого винта в 40-е годы считалась по сложности равной несущему. С самого начала эксплуатации вертолетов в рулевой винт стали попадать люди. Рулевой винт оказался легко уязвимым при задевании за препятствия, ломался при посадках на авторотации при большом угле кабрирования.
Большинство вертолетостроителей 40-х-начала 50-х годов (среди них такие авторитеты, как Б.Н. Юрьев, X. Хафнер, Ф. Пясецкий, Л. Бреге, А. Янг) считали, что при повышении грузоподъемности вертолетов и сохранении при этом одновинтовой схемы с увеличением диаметра несущего винта растет удельный вес несущего винта, трансмиссии, рулевого винта, мощность, затрачиваемая на рулевой винт, усложняется центровка и компоновка вертолета.
Все эти недостатки, по их мнению, должна была устранить продольная схема. Отсутствие затрат мощности на рулевой винт, более низкая удельная нагрузка на несущий винт должны были обеспечить хорошую весовую отдачу, улучшить характеристики высотности и аварийной посадки. Длинный, удобнообтекаемый фюзеляж считался более выгодным с точки зрения аэродинамики. Фюзеляж получался большего объема, обеспечивал доступ к двигателю, облегчал загрузку. Разнос несущих винтов на большие плечи должен был обеспечить хорошую продольную устойчивость, управляемость и центровку. Продольная схема считалась наиболее целесообразной для удвоения грузоподъемности посредством соединения двух опробованных на одновинтовом вертолете винтомоторных групп. Таким образом, например в СССР, решали проблему создания вертолета продольной схемы Як-24, применив на нем две винтомоторные группы одновинтового вертолета Ми-4.
По всему миру, даже на Тайване, как эпидемия началась разработка вертолетов продольной схемы. Некоторые из них создавались удвоением винтомоторных групп. Общепринятым также было мнение, что одновинтовая схема целесообразна только для легких вертолетов. Основной конкурент Сикорского в постройке одновинтовых вертолетов конструктор А. Янг в 1949 г. определил предел для взлетного веса одновинтового вертолета в 2700 кг. Данная точка зрения была столь живуча, что выдающийся британский авиаконструктор Р. Хафнер и позже, в 1955 г., несмотря на все успехи Сикорского, считал таким пределом 9 т.
И.И. Сикорский был единственным на Западе, кто скептически относился к продольной схеме и твердо верил в большие возможности одновинтовой. Он хорошо помнил, сколько проблем вызвала обдувка несущим винтом установленных сзади рулевых винтов на вертолете VS-300. Поэтому, в отличие от многих своих современников, он не бросился продольно удваивать винтомоторные группы. Игорь Иванович решил опробовать возможность использования продольной установки винтов на экспериментальной летающей лаборатории. Для этого в декабре 1948 г. на одном из S-47 (R-4) на конце хвостовой балки вместо рулевого верт кального винта был установлен на специальном пилоне горизонталь ный винт меньшего, чем несущий, диаметра.
Вертолет оригинальной "полупродольной" схемы, получивши! обозначение S-54, провел в воздухе только 4 ч 25 мин. Этого было достаточно, чтобы прийти к выводу, что энергетические затраты при полете на крейсерском режиме на привод рулевого винта при одновинтовой схеме не превышают потерь от взаимовлияния несущих винтов при продольной схеме. Кроме того, Сикорский предвидел при применении продольной схемы и ряд других отрицательных последствий. Больше Сикорский продольную схему не рассматривал. Объясняя свою позицию в отношении двух винтомоторных групп, он шутил: "Одна женщина на кухне - это великолепно, две - уже согласия нет, каждая стремится вести хозяйство по-своему".
К постройке более тяжелого вертолета S-55 Сикорский приступил, используя одновинтовую схему. Освоение в производстве металлических лопастей способствовало увеличению диаметров несущих винтов. Для S-55 были созданы лопасти с D-образным прессованным лонжероном из алюминиевого сплава в форме носка профиля. К нему сзади приклеивалась хвостовая секция с сотовым заполнителем из фольги. Впоследствии этот тип лопастей стал основным в мировом вертолетостроении. В течение многих лет такими лопастями оснащались почти все вертолеты самых различных категорий, спроектированных ведущими конструкторами мира. Таким образом, создание работоспособного, с большим ресурсом и хорошими аэродинамическими характеристиками несущего винта - важнейшей части вертолета - является несомненной заслугой фирмы Сикорского.
Втулка, как и на предыдущих моделях, имела совмещенные вертикальный и горизонтальный шарниры со сравнительно большим разносом. В связи с увеличившимися размерами и возникновением значительных нагрузок при управлении впервые были установлены гидравлические бустеры. Гидроусилители крепились на редукторе непосредственно перед автоматом перекоса. Надежность частей и деталей конструкции была столь высокой, что к 1955 г. впервые достигнут ресурс основных агрегатов в 1000 ч.
Компоновка вертолета S-55 была разработана довольно оригинально. Первоначально рассматривалась возможность установки двигателя сзади кабины, как на S-47 и S-53, но при этом не удалось обеспечить необходимый диапазон центровок, поэтому грузопассажирскую кабину решили разместить непосредственно под осью несущего винта. Теперь изменение ее загрузки практически не влияло на положение центра тяжести вертолета. Двигатель же разместили в носу вертолета, где он уравновешивал хвостовую балку и был легко доступен для обслуживания. Двухместная кабина пилотов находилась над грузопассажирской и обеспечивала великолепный обзор. Трансмиссионный вал от двигателя к редуктору проходил между сидениями пилотов. Такая компоновка впоследствии была применена на S-58 и различных их лицензионных повторениях. Просторная грузопассажирская кабина вмещала от шести до восьми человек и имела большую боковую дверь, облегчавшую загрузку и выгрузку. Грузоподъемность первых S-55 составляла 600-800 кг, а впоследствии была увеличена до тонны. На вертолете также устанавливалась система внешней подвески и боковая лебедка рядом с дверью для обеспечения спасательных работ. В кабине можно было разместить дополнительные топливные баки, что увеличивало дальность полета до I600 км. На S-55 (армейское обозначение Н-19) впервые осуществлен перелет через океан. В 1952 г. два S-55, каждый с экипажем из двух летчиков, стартовали из Массачусетса и перелетели в Шотландию с промежуточными посадками на палубы авианосцев, а затем в Висбаден (ФРГ). Перелет занял 52 ч летного времени. Так на практике была доказана возможность перелета вертолетов через океан.
Первый полет S-55 совершил 10 ноября 1949 г., а серийное производство началось в 1951 г. Всего за 12 лет было построено 1282 вертолета в США и свыше 530 по лицензии в Англии, Франции и Японии. В 1952 г. с S-55 началось серийное вертолетостроение Франции.
S-55 широко применялся в различных областях и различных точках планеты. Он окончательно вытеснил с рынка своих конкурентов в лице вертолетов Пясецкого PV-3 и PV-17, которых, для сравнения, было выпущено только 30 экземпляров. S-55 превосходил их по всем показателям. Попытка фирмы "Белл" построить в 1949 г. аналогичный S-55 вертолет "Белл-48" не увенчалась успехом. Столь же неудачные были попытки создания похожего вертолета и у других конкурентов.
Единственным достойным конкурентом И.И. Сикорского был советский авиаконструктор М.Л. Миль. Являясь, подобно Сикорскому, убежденным сторонником одновинтовой схемы. Миль также был вынужден бороться с ее противниками и довольно успешно. В 1952 г. им был построен вертолет Ми-4. Эта машина превосходила S-55 по взлетному весу и грузоподъемности более чем в два раза.
Построив S-55, И. И. Сикорский не считал, что схема исчерпала свои возможности. Цельнометаллические лопасти позволяли освоить большие диаметры несущих винтов. Опыт проектирования лопастей, посадок на авторотации с подрывом позволял увеличить нагрузки на несущие винты. Поэтому Сикорский приступил в 1951 г. к проектированию тяжелого транспортного вертолета S-56 со взлетным весом и грузоподъемностью почти в пять раз больше своего предшественника. S-56 были приданы размеры популярного тогда транспортного самолета С-47 "Дакота". Просторный фюзеляж вмещал 26 солдат или три "джипа". Для облегчения загрузки и выгрузки в носу фюзеляжа располагались грузовой люк и рампа. Кабина пилотов располагалась сверху. Техника могла въезжать в вертолет своим ходом. Для того чтобы освободить весь фюзеляж под грузовую кабину, два мощных поршневых двигателя "Пратт-Уитни" в мотогондолах вынесли по бокам фюзеляжа на горизонтальных пилонах. Пилоны имели форму крыльев и создавали в полете подъемную силу и разгружали несущий винт. Внутри пилонов находились топливные баки. Посредством трансмиссионных валов мощность от двигателя передавалась на главный редуктор и оттуда на несущий винт диаметром 22 м, впервые имевший пять лопастей. Винт был оборудован системой автоматического складывания лопастей. Для достижения больших скоростей на S-56 впервые установлено убирающееся шасси. Главные колеса убирались в мотогондолы, заднее колесо подтягивалось к фюзеляжу.
Первый полет S-56 совершил 18 декабря 1953 г., а в серийное производство был запущен в 1955 г. Всего было построено 156 экземпляров S-56. Кроме транспортного варианта строился и вертолет радиолокационного наблюдения и раннего обнаружения с установленной в носу РЛС-станцией. Большая мощность двигателя, хорошие аэродинамические характеристики позволили установить в ноябре 1956 г. мировые рекорды скорости - 262 км/ч и грузоподъемности - 6т. S-56 послужил основой для разработки вертолета-крана S-60. Однако в начале 60-х годов производство S-56 было прекращено, так как в то время в связи с освоением газотурбинных двигателей появились возможности достичь значительно лучших результатов на вновь разработанных вертолетах второго поколения. Этим объясняется ограниченное число построенных S-56.
Главный конкурент И. И. Сикорского по тяжелым вертолетам Ф. Пясецкий разрабатывал одновременно с S-56 свой вертолет продольной схемы PV-15 (YH-16). Построенный в 1953 г. YH-16 вместе с советским вертолетом продольной схемы Як-24 стал самым большим вертолетом первого поколения. Однако в серийное производство он не пошел. Попытка улучшить характеристики YH-16 посредством замены поршевых двигателей на газотурбинные закончилась в 1956 г. катастрофой, так как осуществлялась путем прямой замены двигателей, расположенных друг за другом, небезопасной с точки зрения помпажа.
Построенный А. Янгом в 1953 г. тяжелый вертолет продольной схемы "Белл-61" был запущен через год в серию, но оказался очень неудачным и вскоре был снят с производства. Столь же ограниченным был выпуск и Як-24. Их суммарный выпуск уступал числу построенных S-56. Основной причиной неудачи разработки вертолетов продольной схемы были вредные последствия взаимовлияния несущих винтов (интерференция), прозорливо предсказанные Сикорским. Результаты испытаний показали невозможность использования продольной схемы для удвоения грузоподъемности соединением одинаковых винтомоторных групп. Как признал известный авторитет в вертолетостроении Р. Хаффнер, "умер миф о симметрии продольной схемы и идентичности несущих винтов". Не помогал и подъем задних винтов на высоком пилоне. Хотя продольная схема и обеспечивала значительный статический потолок, но ее динамический потолок, скороподъемность, авторотационные качества были хуже, чем у других схем. Из-за интерференции ресурс заднего винта и редуктора был значительно меньше переднего. Для уменьшения нагрузки на задний винт приходилось сдвигать центровку вперед, что осложняло компоновку и опровергало мнение о большом диапазоне центровок продольной схемы. Интерференция осложняла проблему срыва, ухудшала продольную и путевую устойчивость и управляемость. Постоянное нагружение трансмиссии обусловило ее большой вес и малый ресурс.
Отсутствие явных преимуществ, выявленные многочисленные проблемы, невозможность повышения грузоподъемности удвоением винтомоторных групп уменьшили привлекательность продольной схемы. Кроме фирмы Пясецкого, никому не удалось наладить стабильное серийное производство вертолетов этой схемы. К началу 60-х годов ее разработка прекратилась всеми фирмами, за исключением "Боинг-Вертол", как после ухода в 1955 г. Пясецкого стала именоваться его фирма. В 50-е годы Ф. Пясецким было налажено серийное производство средних транспортных вертолетов PV-22 (Н-21) в различных модификациях. В 60-е годы под обозначением V-44 выпускалась их дальнейшая модификация. Всего за период с 1952 по 1966 г. было изготовлено около 700 вертолетов этого типа.
Однако и у этого вертолета был соответствующий одновинтовой аналог Сикорского S-58, имевший значительно больший успех. Аналогичный по компоновке S-55, но имевший фюзеляж с лучшими аэродинамическими формами, четырехлопастный несущий винт диаметром 17 м с двигателем значительно большей мощности, большим взлетным весом и грузоподъемностью S-58 совершил первый полет 8 марта 1958 г. По своим весовым характеристикам S-58 соответствовал Ми-4, но не имел грузового люка, что ограничивало габариты груза для внутренней перевозки. Крупногабаритные грузы транспортировались на внешней подвеске. Для этого еще в 1956 г. впервые была создана система ее стабилизации, устраняющая возможность раскачки груза. Вначале S-58 предназначался в качестве палубного, и поэтому он соответственно был оборудован складывающимися лопастями и хвостовой балкой, что создавало необходимую компактность при размещении на корабле. На S-58 впервые была установлена навигационная система, обеспечивающая возможность всепогодного пилотирования, свободное ориентирование при полетах над морем. Для улучшения путевой устойчивости и разгрузки в полете рулевого винта S-58 имел концевую балку в форме киля, что позволило снизить затраты мощности на рулевой винт и увеличить его ресурс, а также ресурс хвостовой трансмиссии, повысить экономичность вертолета. На хвостовой балке был установлен стабилизатор для улучшения устойчивости и аэродинамических характеристик.
С самого начала фирма получила на S-58 большой заказ. Возможности завода в Бриджпорте были ограничены, и фирма Сикор-ского построила специально для производства S-58 современный крупный завод в Стратфорде. Завод же в Бриджпорте с тех пор производил комплектующие изделия и ремонт вертолетов. Производство S-58 продолжалось с 1955 по 1963 г. и затем эпизодически возобновлялось. Кроме того, S-58 строился по лицензии в Великобритании и Франции. Всего было построено свыше 2200 этих вертолетов (из них 1800 - на заводе Сикорского).
В 1956 г. на S-58 был установлен ряд мировых рекордов скорости. По своим летно-техническим и экономическим характеристикам S-58 превосходил своих современников и по праву считался лучшим западным вертолетом первого поколения.
Не было такой области применения, где бы он не использовался. Этот прекрасный вертолет стал "лебединой песней" И.И. Сикорского, который в 1957 г. вышел на пенсию, но продолжал консультировать свою фирму. При его участии было выполнено еще несколько интересных разработок, речь о них пойдет ниже.
[Содержание] - [Дальше]
