Геликоптеры И.И.Сикорского № 1 и № 2.
Разработчик: И.И.Сикорский
Страна: Российская Империя
Первый полет: 1910 г.
В 1908 году, на каникулах, во время поездки с отцом в Германию, студент Игорь Сикорский имел возможность много читать о впечатляющих полетах братьев Райт, графа Цеппелина и их единомышленников. Читая подробные газетные сообщения, Игорь всей душой почувствовал, понял, что авиация — это дело его жизни. Аэропланы казались уже проторенной дорогой в авиацию, и он решил заняться созданием вертолета, который мог бы взлетать и садиться без разбега, висеть неподвижно в воздухе, то есть делать то, что не под силу аэроплану. Пока отец работал в своей комнате над очередной книгой, Игорь делал наброски будущей машины и пытался рассчитать подъемную силу несущих винтов. Из тонких деревянных планок он изготовил винт чуть более метра в диаметре, закрепил его на деревянном валу и все это устройство установил на некоторое подобие весов, которые должны были измерять силу тяги винта. Потребная же для раскрутки винта энергия измерялась грузом, привязанным к бечевке, другой конец которой тянулся через блок и наматывался на вал несущего винта. Примитивное устройство, тем не менее, дало какие-то исходные для расчетов данные, которые позволили сделать вывод о возможности постройки вертолета с существовавшими в то время двигателями.
Вернувшись домой после каникул, Игорь продолжил работу в домашней мастерской. Одновременно читал об авиации все, что можно было достать и к концу года он уже знал много об авиационном опыте, накопленном до него, особенно по вертолетам.
В то время в разных странах энтузиасты не знали, какому типу летательных аппаратов отдать предпочтение. Пионер французской аэронавтики Луи Бреге, впоследствии выдающийся конструктор самолетов, построил к лету 1907 года четырехвинтовой вертолет, названный «жиропланом». После нескольких месяцев доводки 24 августа 1907 года «жироплан» поднялся в воздух. Одновременно с Л.Бреге начал разработку вертолета другой французский энтузиаст авиации Поль Корню. Он построил двухвинтовой вертолет продольной схемы и 13 ноября 1907 года тоже поднялся на нем в воздух. После этих успехов уверенность Игоря в правильности выбранного пути — строить вертолет — стала неколебимой. И хотя аэроплан уже в 1908 года заметно вырвался вперед, Сикорский остался верен своему выбору.
Работа настолько увлекла начинающего авиаконструктора, что он почти забросил институт и ходил туда от случая к случаю. Преподаватели жаловались отцу и просили принять меры. Вот в этих условиях Игорь и собрал семейный совет. Он рассказал о своих трудностях и перспективах, попросил материальной помощи и заявил, что для продолжения своей работы ему нужно поехать в Париж, набраться знаний и опыта, купить двигатель и другие необходимые материалы. Мнения членов семейного совета разделились, большинство считало рискованным отпускать юношу в развеселый город Париж с большой суммой денег. Решающее слово оставалось за отцом. После долгих раздумий Иван Алексеевич благословил сына. Сестра Ольга выделила деньги и в январе 1909 года Игорь покинул Киев.
Вначале юный авиатор полагал, что это будет кратковременный вояж, но, приехав в Париж, понял, что весьма полезно глубже познакомиться с летательными аппаратами, по возможности перенять опыт постройки машин и полетов на них. Игорь часами простаивал на аэродромах Исси-ле-Мулино и Жювиси, посетил одного из пионеров авиации — Фердинанда Фербера. Фербер посоветовал не тратить время на вертолет и сконцентрировать свои усилия на аэроплане, снабдил изобретателя литературой и пригласил в авиашколу, где работал инструктором. Школа сама по себе и не приносила много знаний, но зато она дала возможность находиться на аэродроме, позволяла знакомиться с материальной частью самолетов, обслуживанием и эксплуатацией.
Одной из самых сложных задач был правильный выбор двигателя для покупки. После посещения нескольких заводов и мастерских Игорь выбрал мотор «Anzani». Трехцилиндровый двигатель воздушного охлаждения развивал мощность 25 л.с., был прост, легок и относительно надежен. Были также заказаны некоторые детали для будущей машины, выполненные по эскизам Сикорского, в частности соосные валы и другие элементы трансмиссии.
После более чем трехмесячного отсутствия 1 мая 1909 года Игорь вернулся в Киев. В саду у Сикорских стояла небольшая беседка, которая и стала первым авиационным заводом конструктора. В июле 1909 года постройка машины в целом была завершена. Основу аппарата образовала прямоугольная, расчаленная рояльной проволокой деревянная клетка без шасси. Прямо на полу с одного края был установлен двигатель «Anzani», с другого — располагалось место пилота. Двигатель посредством ременной передачи и трех конических шестерен подавал мощность на соосные несущие винты. Валы устанавливались один в другом на подшипниках. Диаметр несущих винтов был различен: верхнего — 4,6 м, а нижнего — 5 м. Вращались винты в противоположных направлениях с частотой 160 об/мин. Силовой основой каждой лопасти были два деревянных лонжерона, сходившихся крестообразно в месте крепления на валу. К лонжеронам крепились фанерные нервюры, обтянутые полотном. Угол между лонжеронами определял величину крутки лопастей. Лопасти расчаливались рояльной проволокой к двум кольцевым муфтам, установленным на каждом валу сверху и снизу винта. Изменяя при помощи муфт натяжение проволоки (сдвигая муфты), можно было регулировать шаг несущих винтов. Таким образом предполагалось осуществлять, как и на современных вертолетах соосной схемы, изменение подъемной силы и путевое управление. Для продольно-поперечного управления предусматривалось использовать управляющие поверхности, расположенные в потоке воздуха, отбрасываемого несущими винтами. Это приспособление, принцип действия которого был отработан на летающих моделях, на вертолет пока не устанавливалось. Перед изобретателем стояли скромные цели — проверить работу всех элементов конструкции и агрегатов, а также оценить величину подъемной силы.
Вертолет, масса которого составляла 205 кг, был установлен на двухколесную тележку. Изобретатель встал на свое место на противоположном от двигателя крае рамы, запустил двигатель и стал потихоньку прибавлять обороты. Возникла сильная вибрация. Пришлось снимать лопасти, тщательно их балансировать и ужесточать конструкцию. Для этого было введено дополнительное расчаливание лопастей в плоскости вращения, кроме того, установлены поперечные консоли, которые повышали жесткость лопастей и снижали уровень вибрации. После этого режим вращения стал мягче, но при увеличении оборотов снова возникла тряска. Так Сикорский впервые встретился с характерной для вертолетов проблемой отстройки резонансов и уменьшения вибраций. Конструктор сделал правильный вывод — причина резонанса в недостаточной жесткости внутреннего вала, на который крепился верхний винт. Устранение дефекта было просто. Игорь подобрал деревянный стержень длиной 1,2 м и стал его постепенно забивать в полый вал верхнего винта. Когда частота собственных колебаний вала стала выше максимальных значений диапазона рабочих частот вращения винтов, резонанс прекратился.
Теперь можно было выводить двигатель на полную мощность. Игорь, не забираясь в клетку, плавно дал полный газ. Машина стала опрокидываться. Конструктор сбросил газ и прыгнул на поднявшуюся часть фермы. Аппарат медленно опустился. Впервые изобретатель ощутил мощь машины, почувствовал, как его создание рвется в небо. Он равномерно распределил вес по площадке и опять попытался подняться. Двигатель ревел на полной мощности, но вертолет не поднимался, а только вращался на земле. С этими «танцами» тоже можно было бороться, дифференциально изменяя общий шаг винтов. Устранив все недостатки, конструктор теперь чувствовал, что при полной даче газа винты принимают на себя большую часть веса машины, но оторвать ее от земли не могут. Изобретатель пришел к двум очевидным выводам: эта машина с человеком на борту подняться в воздух не сможет.
Сделав первые выводы, Игорь решил изменить программу испытаний. Он смастерил большие весы, которые позволяли замерять подъемную силу вертолета. Весы дали возможность определить, что тяга соответствует примерно 160 кг, а это на 45 кг меньше веса пустой машины. Выводы напрашивались сами. Нужно облегчить конструкцию, иметь более мощный двигатель, более совершенные и большие по размерам винты с лопастями улучшенной аэродинамики. Первая машина не оправдала надежд, но вместе с тем работа с ней дала такой объем ценной информации, которую другим путем в то время получить было невозможно.
Из четырех десятков построенных к концу 1909 года вертолетов оторваться от земли удалось, кроме уже упомянутых Бреге и Корню, еще только трем аппаратам. Из них только вертолет американского конструктора Дж.Уильямса имел соосную схему. В историю же отечественной авиации вертолет Сикорского № 1 вошел как первый российский натурный вертолет, который был достроен и подвергнут испытаниям.
Прежде чем строить второй вертолет, Игорь решил вновь посетить Париж и познакомиться с новинками авиации. На сей раз юный конструктор вернулся в Киев с двумя моторами «Anzani» мощностью 25 и 15 л.с.
К постройке второго вертолета Игорь подошел более зрелым конструктором, и ранней весной 1910 года она была завершена. Вертолет, сохранив общую схему своего предшественника (соосная с разным диаметром винтов), отличался от него буквально во всем. Вся конструкция была облегчена до минимума и производила впечатление утонченной изысканности и одновременно надежности и прочности. Вертолет № 2 имел высоту не более 3,5 м. Диаметр верхнего винта составлял 5,4 м, нижнего — 5,8. Масса пустой машины 182 кг. 25-сильный «Anzani» стоял поперек в носу вертолета, а пилот располагался сразу за ним под редуктором.
Несущие винты на № 2 были трехлопастными. Вся их силовая конструкция за исключением стальных главных валов и втулок была деревянная. Лопасти представляли собой как бы маленькие аэропланные крылья. Обтянуты они были перкалью. Вместо леса расчалок, примененных на первом вертолете, здесь каждая лопасть усиливалась кронштейном, а также верхним и нижним шпренгельным усилением. Непосредственно под креплением кронштейнов лопастей нижнего несущего винта располагался опорный подшипник главных валов, поддерживаемый четырьмя трубами пирамидального кабана. Классический для соосной схемы редуктор из трех конических шестерен для понижения частоты вращения имел на входном валу шкив большего диаметра. Он приводился во вращение ременной передачей от шкива двигателей. Изящный, компактный фюзеляж в форме вытянутого вверх прямоугольного параллелепипеда был выполнен из легких тонкостенных стальных труб, расчаленных рояльной проволокой. Над двигателем размещались топливный и масляный баки.
Испытания закрепленного на земле вертолета показали, что подъемная сила несущих винтов равнялась массе пустого вертолета. Надежд на подъем с пилотом не было. Игорь понял, что на данный момент построить по-настоящему летающий вертолет ему не удастся, хотя был уверен, что «реальный успех находится где-то за углом». В конце мая 1910 г. он прекратил испытания своего вертолета и переставил двигатель на свой первый аэроплан.
Второй аппарат Сикорского стал первым в России вертолетом, способным поднимать свой собственный вес. Обзор истории отечественного вертолетостроения показывает, что ни одному дореволюционному конструктору не удалось добиться результата И.И.Сикорского. Большинство натурных вертолетов, создававшихся в России в 1910-1914 годах, остались недостроенными. О сложности решения в то время проблемы подъема человека на несущем винте говорит и тот факт, что и за рубежом все попытки построить летающий вертолет в 1910-1911 годах оказались неудачными. Только в 1912-1913 годах вертолеты соосной схемы Я.Эллехаммера (Дания) и О.Баумгартля (Германия) смогли оторваться от земли с человеком на борту.
Геликоптер Сикорского № 1.
Геликоптер Сикорского № 1. Рисунок.
И.И.Сикорский возле своего аппарата «Геликоптер № 2».
Модель аппарата И.И.Сикорского «Геликоптер № 2».
Геликоптер № 1. Схема.
Геликоптер № 2. Схема.
.
.
Источник:
В.Р.Михеев. Неизвестный Сикорский. «Бог» вертолетов.