Краткая история вертолётов

Техноблог

Итогом второй промышленной революции во второй половине XIX века стало появление и распространение двигателей внутреннего сгорания, которые стали вытеснять паровые моторы. Габариты, мощность и масса ДВС позволила инженерам и энтузиастам воплотить давнюю мечту человека.

В 1903 году братья Уилбер и Орвилл Райт совершили первый управляемый полет на самолете, который продлился 12 секунд. Самолет преодолел расстояние в 36,5 метров и поднялся на 3 метра в высоту.

Краткая история вертолётов
Схема самолета братьев Райт. Источник: information-technology.ru
Краткая история вертолётов
Самолет братьев Райт в полёте

Уже в 1910-м году самолеты начали летать выше 2,5 километров. С вертолётами дела обстояли куда сложнее.

Отличительная особенность вертолётов — вертикально взлетать и садиться с помощью несущего винта. Но здесь пришлось решать очень много технических и научных проблем.

Идеи машин с вертикальным взлётом

Геликоптер Леонардо да Винчи

Идею вертикально взлетающего аппарата в XV веке предложил Леонардо да Винчи – итальянский художник, учёный, изобретатель, крупнейший представитель искусства Высокого Возрождения. За основу он взял винт Архимеда, под которым крепилась люлька с людьми. Люди должны были двигаться по кругу и раскручивать винт. Нужно заметить, что большинство чертежей да Винчи так и остались на бумаге.

Краткая история вертолётов
Геликоптер Леонардо да Винчи

Аэродромическая машина Ломоносова

В XVIII веке первый русский учёный и академик Михаил Ломоносов предложил построить вертикально взлетающий аппарат для исследования атмосферы. Аппарат должен был поднимать приборы — например, термометр. До нас дошло описание такого устройства Ломоносова, но никаких рисунков не осталось.

Известно, что два винта должны были вращаться с помощью взведенных часовых пружин. Было установлено, что аппарат Ломоносова смог бы поднять 10 грамм груза. Ломоносов понимал, что нужны пружины помощнее, но они и весили бы больше. Т.е. изначально все упиралось в отсутствии подходящего двигателя.

Краткая история вертолётов
Аэродромическая машина Ломоносова

В протоколах академии от 1 июля 1754 г. записано:

«Бысоко-почтенный советник Ломоносов показал изобретенную им машину, называемую им аэродромической (воздухо-бежной), которая должна употребляться для того, чтобы с помощью крыльев, движимых горизонтально в различных направлениях силой пружины, какой обычно снабжаются часы, нажимать воздух (отбрасывать его вниз), отчего машина будет подниматься в верхние слои воздуха, с той целью, чтобы можно было обследовать условия (состояние) верхнего воздуха посредством метеорологических машин (приборов), присоединенных к этой аэродромической машине. Машина подвешивалась на шнуре, протянутом по двум блокам, и удерживалась в равновесии грузиками, подвешенными с противоположного конца. Как только пружина заводилась, [машина] поднималась в высоту и потому обещала достижение желаемого действия».

Вертолёт из перьев

Первой действующей моделью «вертолёта» признано изобретение французов – естествоиспытателя Лонуа и физика-механика Бьенвеню. Они представили устройство в 1784 году в Парижской академии наук. Два винта из перьев вращались под действием упруго скрученной тетивы.

Краткая история вертолётов
Вертолёт Лонуа и Бьенвеню

XIX век не дал ощутимого прорыва в вертолетостроении. Лишь в начале 20 века произошла техническая революция — появился достаточно легкий и мощный двигатель внутреннего сгорания. С этих пор в истории покорения неба началась новая эпоха.

Первые испытатели вертолетов столкнулись с массой проблем. Подъемная сила, создаваемая винтами, была направлена строго вверх. А как управлять самолетом и двигаться влево, вправо, вперед и назад?

Первые научные исследования

В 70-е годы XIX века много опытов провел русский ученый и академик Михаил Рыкачёв (1840 — 1919). Он сконструировал стенд для проверки свойств несущего винта и развиваемой подъемной силы.

Краткая история вертолётов
Михаил Рыкачёв и его стенд

Рыкачёв установил, что подъемная сила зависит не только от скорости вращения лопастей, но и от угла установки лопастей относительно продольной оси — шага винта. При увеличении шага подъемная сила растет.

Краткая история вертолётов
Шаг винта

Также Рыкачёв заключил, что для управления геликоптером нужно наклонять плоскость вращения винта. Часть силы, создаваемая вращением лопастей, пойдет не только вверх, но и по горизонтали. Исследования Рогачева вошли в основу систем управления вертолётов.

Свои научные исследования по теме машин с вертикальным взлетом велись и на Западе – во Франции, Германии, США, Великобритании.

Автомат перекоса Бориса Юрьева

Вертолеты нуждались в более эффективном решении задач управления полетом. Еще в 1911 году оригинальную идею управления полётом предложил Борис Юрьев (1889 — 1957) — будущий советский академик, основоположник советского вертолетостроения, ученик основоположника гидро- и аэродинамики Николая Жуковского, а тогда — студент Московского императорского технического училища. Юрьев стал одним из первых в мире, кто пришел к этому принципу управления.

Краткая история вертолётов
Борис Юрьев и автомат перекоса

Свое изобретение Юрьев назвал автоматом перекоса. По задумке Юрьева шаг каждой лопасти по мере их кругового движения должен был циклически меняться с помощью специального механизма. Чтобы двигаться вперед, нужно было наклонить вертолёт вперед. Для этого шаг лопасти в задней части винта с помощью автомата перекоса увеличивался, а в передней – уменьшался. Таким же образом можно было двигаться вбок.

Краткая история вертолётов
Управление полётом с помощью автомата перекоса

На сегодняшний день автомат перекоса применяется на вертолета всех схем и признан как самый эффективный.

Первые вертолёты с управляемым горизонтальным полётом

Вертолёт Генри Берлинера

В 1922 году американец Генри Берлинер предложил оригинальную идею — по бокам фюзеляжа истребителя располагались два винта на поперечной балке, направленные вверх. В хвосте был еще один небольшой винт, который отклонял фюзеляж вертолета по тангажу (вперед-назад), создавая нужную силу для горизонтального движения. Как показали испытательные полёты, такой геликоптер плохо управлялся и был неустойчив в полёте.

Краткая история вертолётов
Вертолёт Генри Берлинера

Вертолёт Георгия Ботезата

Примерно в эти годы свое решение проблемы управления предложил русско-американский ученый, математик и изобретатель Георгий Ботезат (1882-1940), эмигрировавший в США.

Он создал «квадрокоптер» — вертолет с 4-мя несущими винтами. Регулируя шаг каждого из 4-х винтов, можно было управлять горизонтальным полетом. Но конструкция получилась громоздкой и тяжелой. Ботезату удалось взлететь на 4 метра и продержаться в воздухе около 2 минут.

Краткая история вертолётов
Вертолёт Ботезата с 4 винтами. 1922 год

Первый вертолёт с автоматом перекоса

Из-за дефицита финансирования первенство в применении автоматов перекоса перешло к аргентинцу Раулю Пескара (1890-1966), который впервые запустил свой геликоптер в 1921 году в Испании. Это был вертолёт с двумя соосными винтами, вращающимися в разные стороны.  На нем были установлены ряд мировых рекордов — полет со скоростью 8 км/ч на дальность 1000 метров.

Краткая история вертолётов
Модель соосного вертолета 4S Рауля Пескара, 1931 год

Автожиры

Первый зарубежный автожир

Испанский изобретатель Хуан де ла Сиерва (1895 — 1936) придумал нечто среднее между вертолетом и самолетом. В одном из испытательных полетов аэроплан потерял управление и рухнул. Переживая трагедию, Сиерва придумал схему, когда аэроплан оснащается кроме самолетного винта несущим. Несущий винт Сиервы приводился в движение набегающим потоком воздуха.

Краткая история вертолётов
Автожир Сиервы PCA-2

Конструктор назвал свой летательный аппарат автожир от греческих слов «сам» и «вращение». Такая схема уменьшала дистанции взлета и посадки, а на малых скоростях машина не сваливалась в штопор. Вращающийся винт в случае отказа двигателя позволял совершить посадку в режиме авторотации – т.е. самовращения.

Были и минусы автожиров — скорость от дополнительного лобового сопротивления была меньше, чем у самолетов. Зато их можно было использовать там, где обычному самолету могло не хватить дистанции для разбега. Автожиры начали массово строиться в США, Великобритании и Франции.

Первый советский автожир и термин «вертолёт»

В СССР разработкой автожиров занялись Николай Камов и Николай Скржинский. Первый автожир 1929 года они назвали КАСКР-1 «Красный инженер».

Во время проектирования автожира они придумали слово «вертолет» — от слов «вертится» и «летает». Они планировали заменить новым термином иностранное слово «автожир». Однако, автожиры продолжили называть автожирами. Зато в начале 50-х гг. в СССР слово геликоптер было заменено на слово вертолёт.

Краткая история вертолётов
КАСКР-1 «Красный инженер»

Первый мировой рекорд в категории «геликоптеры»

Несмотря на весь технический прогресс, в 1930 году итальянец Корредино д’Асканио установил первый зарегистрированный мировой рекорд для вертолётов. Его машина поднялась на 18 метров, летала 8 минут и 45 секунд и пролетела 1078 метров. Вертолет был выполнен по соосной схеме.

Краткая история вертолётов
Вертолет д’Асканио, 1930 год

Первый советский вертолёт

В ЦАГИ (Центральный аэрогидродинамический институт им. Жуковского — 1918 год создания) в 1926 году была образована вертолетная группа и был построен специальный стенд для изучения динамики несущего винта, аэродинамики лопастей, свойств трансмиссии двигателя. В ЦАГИ решались вопросы прочности и автомата перекоса.

Краткая история вертолётов
Вертолет с одним несущим винтом ЦАГИ-1 ЭА

В августе 1930 г. под руководством Алексея Черёмухина (1895 — 1958) был построен экспериментальный аппарат — одновинтовой вертолет ЦАГИ-1-ЭА. Это было революционное решение.

Еще на заре вертолётостроения пришли к выводу, что если винт будет один, то сам аппарат будет вращаться в противоположную сторону — согласно третьему закону Ньютона «действие равно противодействию». Поэтому все вертолёты до этого имели четное количество винтов — половина вращалась в одном направлении, половина в другом. Создавались вертолеты на 2, 4, 6 и даже 8 винтов. Были вертолеты с соосной схемой, когда два винта, вращающиеся в противоположную сторону, находились на одной оси.

Еще в 1911 году Борис Юрьев предложил схему с одним несущим винтом. Чтобы машина не вращалась в противоположную от винта сторону, нужен был рулевой винт в хвосте.

Краткая история вертолётов
Авиаконструктор Алексей Черёмухин (1895 — 1958)

Испытания такого одновинтового вертолета начались спустя много лет — осенью 1930 года. Правда, ЦАГИ-1 имел не один, а 4 рулевых винта — по два спереди и по два сзади. Бессменным испытателем этого вертолёта был его конструктор — Алексей Черёмухин (участник Первой мировой войны и лётчик истребитель).

Краткая история вертолётов
Вертолет ЦАГИ-1 ЭА

16 августа 1932 года Черёмухин поднял одновинтовой вертолёт ЦАГИ-1 на высоту 605 метров и побил мировой рекорд итальянца д’Асканио аж в 34 раза.

Конец 1930-хх и 40-е годы стали очень непростыми для вертолетостроения в СССР. Вначале – аресты и расформирование группы в ЦАГИ, затем война. Но несмотря ни на что, советская инженерная и научная мысль вырвала пальму первенства в вертолетостроении. И произошло это уже в начале 50-хх годов XX века.

На некоторое время вперед выходят немцы , а затем американцы с вертолётами русского эмигранта в США  Игоря Сикорского (1889 — 1972).

Краткая история вертолётов
Сикорский на обложках американских журналов. Фото: warspot.ru

Вертолёты СССР

Как мы уже написали, слово «вертолёт» в русский язык вошло не сразу. Изначально такие машины назывались на западный манер – геликоптерами (фр. hélicoptère, анг. helicopter).

Впервые слово «вертолёт» прозвучало из уст советского диктора в августе 1948 года на воздушном параде.

Вертолёты имени Миля

Михаил Миль (1909-1970) – советский авиаконструктор, создавший первый массовый советский серийный вертолет.

Краткая история вертолётов
Генеральный конструктор вертолётов Михаил Миль (1909-1970)

Ми-1

Вертолет Ми-1 был разработан в конце 40-х годов и стал первым советским серийным вертолётом. По сравнению с американским собратом, вертолётом Сикорского S-51, Ми-1 перевозил 2 пассажиров вместо трех, брал груз 2,3 тонны вместо 2,5 тонн, но был легче и летал на 430 км вместо 420 и имел скорость 185 км/ч против 140 км/ч у Сикорского.

Всего построили почти 2400 вертолетов Ми-1. Их эксплуатация заложила основу советской винтокрылой авиации. Их эксплуатировали в армии, в сельском хозяйстве для опыления ядохимикатами, для обучения летчиков в ДОСААФ.

Краткая история вертолётов
Вертолеты Ми-1 и S-51

Ми-4

Первый массовый советский военно-транспортный вертолет Ми-4 был создан с нуля всего за год и взлетел в 1953 году. Такая спешка обосновывалась тем, что США применили первую успешную высадку десанта с помощью вертолетов Сикорского S-55 в Корейской войне (1950-1953 гг.)

Краткая история вертолётов

Из вертолетов Ми-4 создавались первые в СССР вертолетные полки, в каждом из которых было свыше 30 машин.

Ми-4 нашел широкое применение в гражданской сфере. В конце 50-хх годов с помощью Ми-4 открыли первые регулярные вертолетные авиалинии. Они обслуживали курорты Крыма.  

Ми-10

В 1960 году был разработан уникальный «летающий кран» — вертолет Ми-10. Он мог перевозить под собой домики геологов, автобусы и разную спецтехнику.

Краткая история вертолётов
Вертолёт Ми-10 «летающий кран»

Ми-12 (В-12)

До сих пор это самый большой вертолёт в мире – Ми-12. 6 августа 1969 года он установил мировой рекорд, который до сих пор не побит – поднял груз 44 205 кг на высоту 2255 метров.

Краткая история вертолётов
Ми-12 (В-12)

Ми-8

Ми-8 — самый массовый двухдвигательный самолет в мире. Впервые поднялся в небо в 1961 году и производится в новых модификациях до сих пор. Может перевозить до 36 десантников или 4 тонны груза на расстояние до 1000 км. Изначально создавался для комфортной перевозки пассажиров.

Краткая история вертолётов
Один из первых однодвигательных вариантов Ми-8

Ми-24

Ударный вертолет Ми-24 взлетел в 1969 году и стал вторым в мире после американской «Кобры» специальным боевым вертолетом. Принимал активное участие в военной компании в Афганистане.

Краткая история вертолётов

Ми-26

Крупнейший в мире серийный транспортный вертолет Ми-26 вышел в 1977 году и производится до сих пор. В отличие от гиганта Ми-12, этот вертолет был выполнен по классической одновинтовой схеме. Уникальные лопасти были сделаны из титановой втулки и стеклопластика. Всего на винт установили 8 лопастей диаметром 28 метров.

Вертолет мог поднять 20 тонн груза или 70 десантников. Объем топливных баков составлял 12 000 литров и вертолет мог летать более чем на 2000 км.

Краткая история вертолётов

Вертолёты имени Камова

Николай Камов (1902-1973) – советский авиаконструктор и создатель легендарных соосных вертолётов серии «Ка». Как и Михаил Миль, Камов был родом из Иркутска.

Краткая история вертолётов
Главный конструктор вертолётов Николай Камов (1902-1973)

Ка-8 «Иркутянин»

Первый вертолёт Николая Камова поднялся в воздух в 1947 году. Это был маленький одноместный соосный вертолёт без хвостовой балки Ка-8. Соосная схема с разнонаправленно вращающимися винтами позволяла облегчить конструкцию и сделать её очень компактной. Это был легкий вертолёт без кабины.

Краткая история вертолётов

Ка-15

Для нужд военно-морского флота на основе бескабинных Ка-8 и Ка-10 был разработан вертолет Ка-15. Первый полет Ка-15 совершил в 1953 году.

Этот вертолет изначально создавался как противолодочный, разведчик и связист. Испытания проходили на кораблях Черноморского флота в Феодосии (Крым).

Соосная схема расположения двух винтов давала неоспоримые преимущества для корабельного вертолета – компактность, устойчивость к порывам ветра и качке.

Краткая история вертолётов

Ка-22

Вертолёт Ка-22 был машиной с поперечной схемой расположения несущих винтов. Был разработан в ОКБ им. Камова в 1960 году. Каждый винт приводился в движение турбовинтовым двигателем мощностью по 5900 л.с. каждый.

Этот вертолет изначально проектировался для транспортировки баллистических ракет. Но такая схема оказалась сложна в управлении. Погибли два экипажа. Было принято решение не пускать его в серию.

Краткая история вертолётов

Ка-25

Вертолет Ка-25 стал первым советским специализированным противолодочным вертолетом и первым боевым вертолетом, изначально проектировавшимся под боевое применение. Этот вертолет взлетел в 1965 году.

Ка-25 мог подолгу зависать на одном месте, сбрасывать противолодочные бомбы, искать подлодки с помощью гидроакустических буёв. Винты могли складываться, что делало машину еще более компактной.

Краткая история вертолётов
Вертолеты Ка-25

Ка-26

Уникальный вертолет Ка-26 имел модульную конструкцию фюзеляжа. Впервые взлетел в 1965 году. Задний отсек менялся, в зависимости от назначения вертолета. Это мог быть спасательный или противопожарный вертолет, воздушный кран, пассажирский или санитарный вертолет.

Краткая история вертолётов
Вертолет Ка-26

Ка-50 «Чёрная акула»

Первый в мире одноместный боевой вертолет соосной схемы Ка-50 поднялся в воздух в 1982 году. Это был ответ на американский «Апач», выпущенный в 1975 году.

Большая часть действий пилота по управлению автоматизировалась с помощью ЭВМ, а соосная схема делала вертолет очень устойчивым и маневренным в полете. Кабина была бронированной и выдерживала попадание пуль большого калибра. Вертолет мог лететь с огибанием рельефа местности, в том числе в автоматическом режиме.

Краткая история вертолётов
Вертолет Ка-50 «Черная акула»
Краткая история вертолётов
Вертолет Ка-50 «Черная акула»

На смену Ка-50 в 90-х годах пришел более современный Ка-52, в котором уже находилось два члена экипажа.

Дополнительные источники:

Оцените статью
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Поделиться с друзьями
РобоВики

Прокомментировать