Первый в мире вертолет

Несущий винт мировой авиации

Винтокрылая история

В глубине веков, в эпоху Возрождения в Италии, жил великий мыслитель, художник, естествоиспытатель Леонардо да Винчи, среди рисунков которого была найдена диковинная конструкция с большим винтом на крыше – геликоптер. Увы, машина осталась, как и большинство идей мыслителя, на бумаге.

Спустя почти три столетия, в 1754 году, в России светило отечественной науки Михаил Васильевич Ломоносов изобрел и представил на обозрение собранию Императорской академии наук и художеств модель аэродинамической машинки, способной взлетать вертикально и приводимой в действие часовой пружиной. Но дальше модели дело не пошло, и про вертолет надолго забыли.

В 1860-м французский инженер Понтон Д’Амекур изобрел аппарат вертикального взлета, который он назвал «аэронеф». Аппарат провел в воздухе всего 2 секунды, а попытки управлять его полетом окончились тотальной неудачей.

И тем не менее изобретатели-энтузиасты не прекращали попыток построить то, чему впоследствии человечество даст простое и емкое имя «вертолет».

Гениальный перекос

Коренной перелом в этой области произошел в 1911 году, когда инженер-конструктор из России Борис Николаевич Юрьев запатентовал, а годом позже построил свой геликоптер, с рулевым винтом и управляемым автоматом перекоса, создав классическую схему вертолетостроения, используемую авиаконструкторами всего мира по сей день.

На заре XX века военные и инженерные профессии часто бывали весьма тесно переплетены. Едва выпустившись из кадетского корпуса, Борис Юрьев логично продолжил свой путь, став студентом Императорского московского технического училища (в настоящем – МВТУ им. Баумана), и буквально тут же попал в руки профессора Николая Егоровича Жуковского. Под руководством создателя всемирной теории авиации Юрьев участвовал в работе воздухоплавательного кружка – по сути, первого авиаконструкторского бюро России. Он строил планеры и летал на них, вместе с другими кружковцами создавал аэродинамическую лабораторию, которой руководил и в которой совершал свои великие прорывы в теоретическое авиации Жуковский. Несколько позже они стали так близки, что Юрьев женился на дочери великого профессора, став его зятем.

Надо отметить, что Жуковский умел заражать окружающих жаром своей любви к авиации, поэтому нет ничего удивительного в том, что изобретения и научные исследования его подшефных кружковцев намного опережали разработки Запада в этой области. Такая оценка в полной мере относится к теории винтов Григория Сабинина и Бориса Юрьева, ставшей основой современного вертолетостроения.

«Основным вопросом для всей проблемы геликоптера был, естественно, вопрос о подъемной силе винтов. Когда мы прослушали ряд лекций Жуковского, с изумлением узнали, что дело с теорией винтов обстоит очень плохо...» (Б. Юрьев)

На основании теории Жуковского «об идеальном пропеллере» Юрьев и Сабинин сделали расчет геликоптерного винта и вывели начальную теорию пропеллера. Из березового полена была вытесана топором модель винта диаметром чуть больше полуметра. Испытывали его на ротативной машине, по сути, наземном вертолете, а направление струи за винтом определяли дымом от папиросы либо с помощью маленького бумажного флюгера. Юрьев и Сабинин, практическим методом подтверждая свои расчеты, пытались определить необходимую подъемную силу винта будущего геликоптера. Не менее важным был и выбор наиболее рациональной схемы летательного аппарата. В результате многочисленных экспериментов Юрьев решил остановиться на схеме с одним несущим винтом – однороторной. Вряд ли тогда молодой авиаконструктор мог предполагать, что эта схема в различных вариантах будет использоваться в вертолетостроении всего мира даже сто с лишним лет спустя.

В начале 1910 года Юрьев на основе теории винтов, разрабатываемой им тогда вместе с Сабининым, создал схему и проект одновинтового геликоптера под двигатель Gnome мощностью 70 лошадиных сил (л. с.). В проекте были четко оформлены основные элементы его схемы: корпус («ладья») с летчиком и управлением в носовой части, с силовой установкой в средней части и рулевым винтом-компенсатором на конце хвоста. Шасси было обычного типа, с большим ходом амортизации и с хвостовым костылем, предохраняющим рулевой винт от ударов о землю. Был предусмотрен и воздушный киль – так называется в авиации плоский хвост вертолета, без которого отказ рулевого винта в полете равносилен катастрофе.

Движение геликоптера в горизонтальной плоскости, то есть вперед, должно было осуществляться от несущего винта, наклоненного (вместе с самим аппаратом) в сторону движения. Таким образом, винт тянул геликоптер не строго вверх, а вверх и немного вперед. При этом взлетное усилие компенсировалось весом машины, оставляя ее на заданной высоте. Этот принцип полета вертолета впервые был выражен правильно и с предельной четкостью.

Для практической реализации такого полета Юрьев предложил в начале 1911 года механизм, который циклически менял угол наклона лопастей несущего винта за время его полного оборота. Этот механизм, названный им автоматом перекоса, стал важнейшим изобретением, без которого полет вертолета вообще невозможен. Этот приоритет принадлежит России.

Занимательное вертолетостроение

Сборку осуществляли практически на голом энтузиазме кружковцев. Из-за материальных трудностей и отсутствия двигателя в 70 «лошадей» Юрьеву пришлось пересчитывать проект под мотор в 50 л. с. с полным сохранением всей схемы, но и этот проект не был реализован по различным причинам. Тогда авиаконструктор разработал третий проект под более дешевый и доступный двигатель Anzani мощностью всего 30 л. с. 

Увы, не все части и детали удалось сделать из желаемого материала, а лопасти автомата перекоса не были поворотными, как изначально планировалось. Например, фюзеляж собирался из деревянных брусков и бамбука для максимального облегчения массы аппарата, которая без пилота в нем составила около 250 кг. Геликоптер Юрьева был построен группой студентов Технического училища всего за три месяца. Работа была закончена весной 1912 года.

Со сборкой торопились, так как предполагалось показать аппарат на выставке, приуроченной ко Второму Всероссийскому воздухоплавательному съезду в Москве (международная авиационная выставка, проводившаяся в Российской империи в 1911 и 1912 годах). Позднее Юрьев писал: 

«Геликоптер вызвал к себе большое внимание, так как состоял из целого ряда совершенно новых механизмов, которые, как теперь видно в исторической перспективе, были созданы за границей только в 1920 и 1930 годах». 

Конструктору на тот момент было всего 22 года. Его работа получила особую поддержку самого Жуковского, который увидел в ней потенциал и посоветовал Юрьеву запатентовать свои исследования. 26 сентября 1910 года Борис Николаевич получил охранную грамоту патентного бюро Департамента торговли и мануфактур.

«Предметом привилегии…» стал «…одновинтовой геликоптер, отличающийся тем, что момент вращения, произведенный подъемным винтом, уничтожается моментом сил двух малых винтов, действующих на концах некоторого плеча, перпендикулярного к оси большого винта».

Как ни странно, исследования и изобретения Бориса Юрьева до определенного времени были мало известны. Зато в 1927-м, когда в нашей стране начались работы по созданию вертолетов, они позволили сделать огромный шаг вперед при проектировании первого советского геликоптера ЦАГИ-1-ЭА. Построенный в 1930 году, он стал первым в мире успешно летающим вертолетом. В августе 1932-го конструктор Алексей Черемухин, заодно и пилот этого необычного для тех лет летательного аппарата, поставил на нем рекорд высоты – 605 метров. 

…И до наших дней

В последующие годы Борис Николаевич Юрьев, предвидевший подъем вертолетостроения в нашей стране, не переставал заниматься проблемой геликоптеров и на каждом шагу отстаивал идею их создания. Последней его работой стала книга «Аэродинамический расчет вертолетов», изданная в 1956 году. Однако его наследием стало развитие этой авиаконструкторской области в гораздо более широких масштабах, а именно по всему миру! И тем не менее Россия всегда оставалась в этой сфере впереди планеты всей.

Спустя много лет после своих первых успехов Борис Юрьев писал:

 «В 1932 году мы уже более чем на десять лет обогнали заграницу. Наш геликоптер совершил ряд успешных полетов и побил все имеющиеся в то время рекорды летательных машин этого типа. До того геликоптеры, собственно, не летали, а делали лишь небольшие прыжки».

И правда, за рубежом одновинтовая схема вертолета появилась лишь три десятка лет спустя, после того как ее изобрел Юрьев. Имена создателей ЦАГИ-1-ЭА Бориса Юрьева и Алексея Черемухина навсегда вошли в историю мирового вертолетостроения.

В 40-е годы прошлого века наш соотечественник Игорь Сикорский стал заниматься созданием вертолетов в США, конструкция которых повторяла основные элементы геликоптера, созданного Борисом Юрьевым в начале столетия. Правда, об этом Сикорский никогда и нигде не говорил. Лишь после смерти конструктора его сын в своей книге признался, что отец активно использовал идеи Юрьева. Геликоптеры Сикорского, Пясецкого, Белла, которые в 1943-1944 годах произвели сенсацию в Америке, были построены по схеме, задолго до того изученной и испытанной в нашей стране.

В наши дни работы русских авиаконструкторов первой половины XX века привели к появлению самого надежного и многоцелевого вертолета Ми-8, созданного в ОКБ Миля по двухвинтовой поперечной схеме, разработанной Борисом Николаевичем еще в 1941 году. В его различных модификациях Ми-8 стал самым узнаваемым и универсальным вертолетом в мире, способным перевозить до 25 пассажиров. Он может быть оборудован под оборонные нужды и нести всевозможное вооружение наряду с десантным отрядом на борту, а также принять на борт тонны воды и эффективно бороться с бичом экологии средней полосы – лесными пожарами. Раскупленный тысячами экземпляров по всему миру, Ми-8 осуществляет полеты в самых глухих уголках планеты и повсеместно известен просто как «русский вертолет».

В то же время созданные в ОКБ «Камов» Ка-50 «Черная акула» и Ка-52 «Аллигатор», разработанные на базе соосных несущих винтов (кстати, изобретенных в России еще в 1754-м Ломоносовым), стали самыми грозными боевыми вертолетами всех времен. Зарубежные авторитетные эксперты по вооружениям и военные ведомства даже не пытаются отрицать абсолютное господство русских в вертолетном поле. Ввиду такого силового перевеса сложно даже представить количество конфликтов, которые так и не были начаты из опасения ответа или отражения атаки вертолетами серии Ка-50.

Максимальная простота использования, вариативность, невероятная надежность (при правильном обслуживании сломать русский вертолет можно разве что специально), возможность ремонта в любой точке мира и достаточно простыми средствами, а также самая низкая стоимость производства среди «одноклассников» делают российские вертолеты самым востребованным средством для сохранения мира, спасения сотен жизней в результате медэвакуаций из труднодоступных районов Земли, главным инструментом лесного пожаротушения и универсальным средством авиаперевозки пассажиров без необходимости обустройства и выбора аэродромов. Все это – наследие российских студентов и мечтателей начала прошлого века, которые верили, что их геликоптеры смогут сделать мир лучше. И они были правы!