В 1903 году братья Уилбер и Орвилл Райт совершили первый полет на самолете, продлившийся 12 секунд. Их машина стала прорывом, но она требовала места для разгона, что не всегда было возможно. Выход нашелся, хотя и не сразу – появился вертолет.
В застойные годы в народе ходила шутка о вопросе в кроссворде: «Бог еды и плодородия у народов Крайнего Севера, 8 букв? – Вертолет». Но, как говорится, в каждой шутке только доля шутки. Если бы не эти винтокрылые машины, геологи, моряки, сельчане и военные оказались бы в очень затруднительной ситуации.
Плагиат да Винчи?
О том, чтобы летать, человечество мечтало еще в античные времена. Не случайно греки создали миф об Икаре, взлетевшем на самодельных крыльях. Одним из первых настоящих летательных аппаратов стал воздушный шар. Однако такие аппараты были плохо управляемы и имели малую скорость. С появлением самолета в начале XX века авиастроение пошло в гору, но любой самолет требовал взлетно-посадочной полосы. Без этого полеты были невозможны. То есть требовалась машина с возможностью не горизонтального, а вертикального взлета.
Долгое время считалось, что первую такую машину придумал в XV веке итальянский гений Леонардо да Винчи. Правда, он в своей конструкции опирался на более древнее изобретение – винт Архимеда, или спиральный ротор, под которым крепилась люлька с воздухоплавателями. Последние должны были бежать по кругу и тем самым раскручивать винт. Да Винчи не смог построить полноразмерную рабочую машину. Считается, что в те времена для этого не было достаточно легких и прочных материалов и мощного привода для ротора.
Интересно, что в Китае около 300 года до нашей эры был придуман игрушечный летательный аппарат, работающий на схожем принципе. У историков он получил название «бамбуковый вертолет». Китайская игрушка была привезена в Европу в том же XV веке и вскоре даже по-явилась на картинах эпохи Возрождения. Например, на полотне «Мадонна с младенцем» 1460 года, выставленной в Музее Ансиен Эвеше в Ле-Мане, и на витраже XVI века в Музее Виктории в Лондоне. Также игрушка изображена на картине Питера Брейгеля Старшего «Борьба между карнавалом и Великим постом», датируемой 1559 годом.
Исследователи полагают, что «бамбуковый вертолет» оказал на развитие аэронавтики куда более заметное влияние нежели разработка да Винчи. А кто-то утверждает, что гений никогда бы не создал свою модель, если бы не увидел китайскую забаву. «Бамбуковый вертолет» лежал и в основе разработки вертикально взлетающего аппарата Михаила Ломоносова, спроектированного им в 1743 году. Вверх его поднимали два винта, вращающиеся с помощью взведенных часовых пружин. Устройство предназначалось для поднятия приборов (термометра и манометра) в тропосферу для изучения воздушных масс. Но его грузоподъемная сила из-за слабых пружин оставляла желать лучшего – всего 10 граммов. Установка более мощных пружин существенных улучшений не давала.
Автомат перекоса
Первым летающим на практике вертолетом был признан аппарат французского естествоиспытателя Лонуа и физика-механика Бьенвеню. В 1784 году они презентовали свое детище в Парижской академии наук. Устройство оказалось довольно примитивным и представляло собой два винта из перьев, вращавшихся под действием упруго скрученной тетивы. Академики расценили сие изобретение как милую, но бесполезную забаву.
В 70-е годы XIX века русский ученый Михаил Рыкачев провел эксперименты с винтами, выясняя взаимосвязь их конфигурации и развиваемой подъемной силой. Ученый выяснил, что подъемная сила зависит не только от скорости вращения винта, но и от угла установки его лопастей относительно продольной оси. При увеличении угла подъемная сила возрастает. Кроме того, Рыкачев установил, что для управления вертолетом следует наклонять плоскость вращения винта. Тогда часть силы, возникающая при вращении лопастей, устремится не только вверх, но и в горизонтальной плоскости. Выкладки Рыкачева послужили отличным подспорьем для будущего поколения вертолетостроителей.
В 1911 году новый подход к управлению летательным аппаратом предложил студент Московского императорского технического училища Борис Юрьев. Свое изобретение ученик Николая Жуковского назвал автоматом перекоса. Состояло оно в том, что угол установки лопастей относительно оси (шаг) по мере кругового вращения должен был циклически меняться с помощью предложенного им механизма. Чтобы лететь вперед, вертолет следовало наклонить вперед, шаг лопасти в задней части винта с помощью автомата перекоса увеличить, а в передней – уменьшить. Аналогичным способом можно было двигаться вбок. Автомат перекоса Юрьева до сих пор применяется в вертолетостроении и признан самым эффективным устройством управления этими машинами.
В 1922 году американский изобретатель Генри Берлинер представил свое детище – планер, на крыльях которого размещались два винта на поперечной балке. Третий винт располагался на хвосте, который отклонял фюзеляж машины вперед-назад, создавая нужную силу для движения в пространстве. Машина Берлинера была неустойчива в полете и при посадке, и несла в себе огромные риски для пилота.
Оригинальную конструкцию квадрокоптера представил уехавший после революции в США русский математик Георгий Ботезат. Его вертолет имел четыре несущих винта. Управление им было возможно за счет регулирования шага каждого из винтов. Из-за несовершенства материалов и двигателей аппарат получился довольно тяжелым. При испытании Ботезат взлетел на нем на четыре метра и продержался в воздухе около двух минут. Однако спустя почти 100 лет по его схеме будут выпускаться миллионы миниатюрных квадрокоптеров-дронов.
Автожир вместо парашюта
Начало XX века ознаменовалось бурным развитием самолетостроения. О машинах с вертикальным взлетом на какое-то время все забыли. А зря. В 1921 году аргентинский инженер Рауль Пескар построил и успешно испытал в Испании вертолет с соосными винтами, вращающимися в разные стороны. Его машина установила несколько мировых рекордов: полет со скоростью 8 км/ч на расстояние 1000 метров.
Тем не менее самолеты были в приоритете, но их невысокая надежность заставляла авиастроителей искать варианты увеличения выживаемости. Одна из таких разработок испанца Хуана де ла Сиервы привела к созданию аппарата, в котором сочетались черты самолета и вертолета. Испанец оснастил самолет кроме переднего винта еще и несущим, сверху фюзеляжа. Последний приводился в движение набегающим потоком воздуха. Создатель назвал свой тип летательного аппарата «автожиром» – от греческих слов «сам» и «вращение». Наличие несущего винта уменьшало дистанцию взлета и посадки, а на малых скоростях аппарат не падал в штопор. В случае отказа двигателя несущий винт позволял в режиме авторотации совершить посадку без разрушения машины. Разработка вызвала интерес в мире. Автожиры стали проектировать и строить в США, Великобритании, Франции и СССР. Советскими создателями автожиров были Николай Камов и Николай Скржинский. Именно они в 1929 году создали первый советский автожир КаСкр-1 «Красный инженер». Им же принадлежит термин «вертолет» – симбиоз слов «вертится» и «летает». В начале 50-х годов XX века оно вытеснило слова «автожир» и «геликоптер».
Еще в 1926 году в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ) была создана группа вертолетостроения. Спустя четыре года Алексей Черемухин построил экспериментальный аппарат – одновинтовой вертолет ЦАГИ-1-ЭА. Кроме подъемного винта, для недопущения вращения корпуса в противоположную сторону, на ЦАГИ-1 установили 4 рулевых – по два спереди и по два сзади. 16 августа 1932 года Черемухин поднял свое детище на высоту 605 метров и побил мировой рекорд итальянца д’Асканио.
Период репрессий и война приостановили развитие вертолетной техники в СССР, в то время как в США работал над своими машинами русский конструктор Игорь Сикорский. Тем не менее в конце 1940-х годов КБ Михаила Миля создало первый серийный вертолет Ми-1. Он немного уступал аппарату Сикорского S-51, но дальнейшие модели Миля нивелировали отставание, а по некоторым характеристикам вышли вперед. Вертолеты серии Ми эксплуатировали не только в армии, но и в сельском хозяйстве, медицине, геологоразведке.
Другими выдающимися машинами стали вертолеты КБ Николая Камова. В отличие от универсалов Ми, вертолеты с маркой Ка были военными машинами. Они несли в себе функции борца с подлодками, разведки и связи. Последние машины КБ Ка-52 «Аллигатор» и Ка-60 «Касатка» являются гордостью российского авиастроения.
