Предисловие
Первые предложения, проекты и летающие модели
Попытки создания теоретических основ расчета вертолета на переломе веков
Первые винтокрылые летательные аппараты
Вертолетостроение в годы первой мировой войны
Вместо заключения. Роль дореволюционного этапа в развитии отечественного вертолетостроения.
Литература
Содержание
Текст
                    ЕРТОЛЕТЫ
ДОРЕВОЛЮЦИОННОЙ
РОССИИ


ББК 27.5.14.4 М69 Рецензент В.Н. БЫЧКОВ Михеев В'.Р. М 69 Вертолеты дореволюционной России. — М.: Изд-во МАИ, 1992. — 224 с: ил. ISBN 5-7035-0509-7. Излагается история возникновения и развития вертолетостроения в России, начиная с «аэродромической машины» М.В.Ломоносова. Рассказывается о фунда- фундаментальных теоретических и экспериментальных исследованиях Н.Е.Жуковского, Д.П. Рябушинского, И.О. Ярковского и др., о рождении теории полета и методов аэродинамического и весового проектирования вертолетов в работах Г.Е.Паукера, С.Гроховского и С.С. Неждановского. Книга знакомит с первыми вертолетами И.И.Сикорского, В.Н. Левицкого, Б.Н. Юрьева и др., разработкой винтокрылых аппаратов в годы первой мировой войны. Для студентов, преподавателей и всех, интересующихся историей науки и техники. 2705140400 - 81 ътппшаа М 094@2) ~ 92 КБ ~ 92 ББК 2Ъ5Л4А ISBN 5-7035-0509-7 © В.Р.Михеев, 1992
ПРЕДИСЛОВИЕ Вертолеты занимают важное место в общей системе народного хо- хозяйства и Вооруженных Сил, с честью выполняя возложенные на них гражданские и военные задачи. По образному bl .аженйю выдающе- выдающегося срветского ученого и конструктора М.Л. Миля, «сама наша стра- страна как бы "сконструирована" для вертолетов». Без них немыслимо ос- освоение бескрайних и непроходимых пространств Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока. Вертолеты стали привычным элементом пейзажа наших грандиозных строек. Они широко применяются как транспортное средство, в сельском хозяйстве, строительстве, спаса- спасательной службе, военном деле. При выполнении ряда операций верто- вертолеты просто незаменимы. Кто знает, здоровье скольких людей былр спасено экипажами вертолетов, принявших участие в ликвидации по- последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Жизни тысяч советских солдат спасли боевые «вертушки» в Афганистане. Прежде чем стать одним из основных современных транспортных, технологических и боевых средств, вертолеты прошли длинный и не всегда гладкий путь развития. Идея подъема в воздух с помощью не- несущего винта зародилась у человечества едва ли не раньше, чем идея полета на фиксированном крыле. На ранних этапах истории авиации и воздухоплавания создание подъемной силы путем «ввинчивания в воздух» было популярнее других способов. Этим объясняется обилие проектов винтокрылых летательных аппаратов в XIX — начале XX вв. Только четыре года отделяют полет самолета братьев Райт A903 г.) от первого подъема человека в воздух на вертолете A907 г.). Ученые и изобретатели долго колебались, какому способу полета отдать пред- предпочтение. Однако к концу первого десятилетия XX в. менее энергоем- энергоемкий и более простой с точки зрения аэродинамики, динамики и проч- прочности самолет вырвался вперед. Успехи его были впечатляющими. Прошло почти 30 лет, прежде чем создателям вертолетов удалось на- наконец сделать свои аппараты работоспособными. Уже в годы второй мировой войны вертолеты пошли в серийное производство и начали применяться. По окончании войны возник так называемый «вертолет- «вертолетный бум». Многочисленные фирмы принялись строить образцы новой
перспективной техники, но не все попытки увенчались успехом. По- Построить вертолет по-прежнему было сложнее, чем самолет аналогич- аналогичного класса. Военные и гражданские заказчики не спешили ставить в ряд с уже привычными самолетами авиационную технику нового ти- типа. Только эффективное применение американцами вертолетов в на- начале 50-х гг. в войне в Корее убедило ряд военачальников, в том чис- числе и советских, в целесообразности использования этого летательного аппарата вооруженными силами. Однако многие, как и раньше, про- продолжали считать вертолет «временным заблуждением авиации». По- Потребовалось еще более десяти лет, пока вертолеты окончательно не доказали свою исключительность и незаменимость в выполнении ряда военных задач. Столь же сложно шел процесс внедрения вертолетов и в гражданскую авиацию. В настоящее время вертолеты заняли до- достойное место в авиационных парках всех государств, потеснив при- привычные виды как воздушной, так наземной и морской техники. Большую роль в создании винтокрылых летательных аппаратов сыграли исследования и разработки российских и советских ученых, контрукторов и изобретателей. Их значение столь велико, что даже дало основание одному из основоположников отечественного вертоле- тостроения академику Б.Н. Юрьеву считать наше государство «роди- «родиной вертолетов». Данное утверждение, конечно, слишком категорич- категорично, но нашим вертолетчикам есть чем гордиться. Это научные труды школы Н.Е. Жуковского в дореволюционный период и впечатляющие полеты вертолета ЦАГИ 1-ЭА в довоенные годы, рекорды послевоен- послевоенных вертолетов Ми-4, Ми-6, Ми-12, Ми-24 и уникальное семейство вертолетов «Ка» соосной схемы, современные Ми-26 и Ка-32 и мно- многое, многое другое. Однако если советский период отечественной вер- вертолетной истории относительно неплохо освещен в книгах и статьях A.M. Изаксона [22, 23], то об истории работ в этой области в дорево- дореволюционный период, к сожалению, этого сказать нельзя. В книгах A.M. Изаксона она дана в ограниченном объеме и на основе вторич- вторичных источников. Столь же отрывочный характер носят сведения, со- содержащиеся в книгах П.Д. Дузя [11, 12]. Незадолго до своей смерти Б.Н. Юрьев приступил к написанию фундаментального труда «Исто- «История вертолетов» [56], но успел подготовить только главы, касавшиеся его собственных работ в 1908 — 1914 гг. Отметим, что недостаточное внимание к истории такой отрасли авиации, как вертолетостроение, характерно и для зарубежных исследователей. В то же время знакомство с периодической и специальной литера- литературой, архивными документами (в настоящей работе использованы материалы Центральных государственных исторических архивов СССР, УССР, Москвы, Ленинграда, Военно-исторического архива СССР, Архива АН СССР и Архива научно-мемориального музея Н.Е.Жуковского) и патентными фондами позволило выявить много- многочисленные ранее неизвестные данные, по-новому освещающие исто-
рию разработки вертолетов и их теории в дореволюционной России, вклад отечественных ученых и изобретателей в мировой процесс раз- развития этого вида техники. Обзор дореволюционных отечественных ра- работ по винтокрылым летательным аппаратам, в том числе и ранее не- неизвестных, а также их анализ были даны в соответствующей главе в книге «Авиация в России», подготовленной к печати в 1988 г. ЦАГИ [1]. Однако ее небольшой объем существенно ограничил размеры приведенной информации. Заранее оговоримся, что в нашей книге не приводятся проекты иностранных изобретателей, предлагавшиеся в большом количестве в различные российские учреждения. Рассматривается деятельность только подданных России. Предпринята попытка как можно более по- полно и всесторонне осветить деятельность дореволюционных отечест- отечественных энтузиастов вертолетостроения. Поэтому описывается дея- деятельность ведущих отечественных ученых и конструкторов, а также рассматриваются проекты и предложения, авторы которых значитель- значительно уступали им по своим знаниям, но вклад которых нельзя было не учитывать. Тем более что в некоторых проектах, отличавшихся в об- общем сравни!ельно невысоким-уровнем проработки, также встречают- встречаются интересные предложения и идеи. С той же целью — как можно бо- более широко охватить все аспекты развития нашего вертолетостроения —: при рассмотрении различных проектов уделено внимание отзывам представителей официальных учреждений России, которые были, как правило, наиболее квалифицированными специалистами в области науки и техники, подчас занимавшиеся самостоятельно вопросами вертолетостроения. Этапы развития вертолетостроения ознаменованы событиями, обоз- обозначившими существенные качественные изменения в этом виде тех- техники. Такими событиями являются начало постоянной и систематиче- систематической разработки проектов вертолетов; постройка первых натурных вертолетов, способных оторваться от земли, и начало серийного про- производства и практического применения вертолетов. В данной книге рассказывается о ранних этапах истории вертолетостроения: от за- зарождения идеи подъема в воздух посредством винта до создания пер- первых вертолетов, способных оторваться от земли. Вертолет, в отличие of самолета, махолета и ракеты, не имеет прямых прообразов в природе. Однако винт, с помощью которою со- создается подъемная сила вертолета, был известен еще с античных вре- времен. Тогда началось его использование для откачки воды и проветри- проветривания помещений. В раннее средневековье появились ветряные мель- мельницы, причем на Востоке они имели вертикальную ось вращения. С XVII в. винт стал предлагаться в качестве движителя. Способность раскрученного винта подниматься в воздух была изве- известна в античном Китае. Там впервые появилась хорошо известная иг- игрушка, именующаяся «летающей палочкой» или «воздушным волч-
ком». Она представляет собой стержень с прикрепленным к его верх- верхнему концу винтом, который раскручивается, и игрушка запускается в воздух. В 320 г. китайский философ Го Хун предложил использо- использовать винт для путешествий по воздуху. По сути дела, это 0ыло первое известное предложение вертолета. Первый сохранившийся эскиз вер- вертолета создан в 1489 г. великим Леонардо да Винчи. В процессе даль- дальнейшего развития летающей игрушки «воздушного волчка» предвари- предварительная раскрутка винта of руки была заменена раскруткой двигате- двигателем в виде упругого элемента, соединяющего две «летающие палоч- палочки», вращавшиеся в противоположные стороны. Такие игрушки были известны в Европе уже в XVII — XVIII вв. Эти игрушки с эмпириче- эмпирически найденным способом взаимоуравновешивания реактивных момен- моментов несущих винтов были прямым прообразом моделей вертолетов. Однако, несмотря на то что были известны воздушные винты и су- существовали эмпирические прообразы вертолетов, идея использования несущего винта для подъема в воздух не получила распространения до конца XVIII в. Все разрабатывающиеся в то время проекты вин- винтокрылых аппаратов оставались неизвестными и были обнаружены в архивах много веков спустя. Как правило, сведения о разработке та- таких проектов сохранились в архивах наиболее выдающихся ученых своего времени, таких, как Го Хун, Л. да Винчи, Р. Гук, М.В. Ломо- Ломоносов, которым в 1754 г. была создана «аэродромическая машина». В обширной научной деятельности ученого-энциклопедиста Миха- Михаила Васильевича Ломоносова важное место занимали исследования по метеорологии и физике атмосферы. В середине XVIII в. он приходит к мысли о целесообразности создания специального малоразмерного ле- летательного аппарата для исследования верхних слоев атмосферы и подтверждения его теоретических предположений о природе атмосфе- атмосферы: о восходящих и нисходящих потоках воздуха, электрическом про- происхождении грозы и др. Предполагалось, что такой аппарат будет поднимать на большие высоты регистрирующие метеорологические приборы. В Архиве АН СССР сохранилось пять документов, посвященных данной работе М.В. Ломоносова. В протоколах конференции Импера- Императорской Академии наук имеется запись: «4 февраля. Г-н Ломоносов предложил собранию, чтобы была построена машинка, приспособлен- приспособленная для подъема термометров и электрических стрел, и представил ее рисунок. Г-да академики признали эту машинку достаточно достой- достойной, чтобы построить для производства этих опытов. И тем постано- постановили в донесении, переданном архивариусом Стафенгагеном, просить Канцелярию Академии, чтобы реченная машина могла быть построе- построена по указанию г-на автора часовым мастером Фуциусом» (перевод с лат. В.Б. Шаврова). В рапорте конференции Академии наук в Канце- Канцелярию Академии об этом событии говорится следующее: «Г-н Сов. и проф. Ломоносов собранию представил о машинке маленькой, которая
бы вверх подымала термометры и другие малые инструменты метео- метеорологические, и предложил оной же машины рисунок; того ради г-да заседающие оное ево представление апробовали и положили Канцеля- Канцелярию АН репортом просить, чтоб соблаговременно было приказать ре- ченную машину по приложенному при сем рисунку для опыта сего изобретения сделать под его г-на автора смотрением мастером Фуциу- сом (sic)...* Канцелярия Академии наук 5 марта 1754 г. отдала распоряжение об изготовлении машины: «Подданным в Канцелярию Академии наук Конференции архивариус Иван Стафенгаген рапортом объявил Госпо- Господин советник Ломоносов собранию представил о машинке маленькой, которая вверх подымала термометры и другие малые инструменты ме- метеорологические, и предложил оной машины рисунок, что де господа за- заседающие и апробовали и положили, чтоб соблаговолено было по тому рисунку оную машинку для опытя сего изобретения сделать под его ав- автора смотрением мастеру Фуциусу определено помянутую машинку по приложенному рисунку под смотрением Господина Советника Профессо- Профессора Ломоносова сделать мастеру Фуциусу из своих материалов...». Наиболее полное описание «машинки маленькой» содержится в протоколе собраний конференции Российской Академии наук от 1 июля 1754 г.: «Почтеннейший советник Ломоносов показал изобретенную им машинку, которую называет воздухобежной (аэродромической) и которой устройство должно быть таково, что силой крыльев, движи- движимых пружиной, подобной тем, какие обыкновенно бывают в часах, двигающихся горизонтально в противоположных направлениях, ма- машина давит на воздух и поднимается по направлению к верхнему ре- региону воздуха для того, чтобы, достигнув верхнего воздуха, можно было производить исследования метеорологическими приборами, при- прикрепленными к этой воздухобежной (аэродромической) машине. Ма- Машина была подвешена на веревке, натянутой между двумя блоками, и удерживалась в равновесии грузиками, подвешенными с противопо- противоположной стороны. При заведенной пружине быстро поднималась вверх. Это обещало желаемый эффект. По словам изобретателя, этот эффект увеличится, если увеличится мощность пружины, если больше будет дистанция между двумя парами крыльев и коробка, в которой поме- помещается пружина, для наименьшего веса будет выполнена из дерева, о чем, как полагается, он обещал сам позаботиться» (перевод с лат. Г.С. Лигачевского). В годовом отчете Академии наук за 1754 г. М.В. Ломоносов отме- отметил: «Делал опыт машины, которая бы, подымаясь кверху сама, могла бы поднять маленький термометр, дабы узнать градус теплоты на вы- вышине, которая хотя с лишком на два золотника облегчилась, однако к желаемому концу не приведена». Подлинного изображения «аэродромической машины» М.В. Ломо- Ломоносова не сохранилось. Встречающееся в некоторых изданиях ее изо-
бражение представляет собой примерную реконструкцию, причем не во всем бесспорную, проведенную в 1947 г. Н.И. Камовым. Однако на основе приведенных архивных документов можно сделать ряд вы- выводов. Судя по способу испытания (подвеска на блоках), «аэродроми- ческая машина» несомненно представляла собой аппарат вертикаль- вертикального взлета и посадки. Из двух известных в то время способов верти- вертикального подъема — при помощи машущих крыльев или посредством несущего винта — первый кажется маловероятным. В протоколе ска- сказано, что крылья двигались горизонтально. У большинства махолетов они, как известно, движутся в вертикальной плоскости. Махолет, крылья которого совершают колебательные движения в горизонталь- горизонтальной плоскости с углом установки, изменяемым циклически, несмотря на неоднократные попытки, построить до сих пор не удалось. При возвратно-поступательном движении двух пар крыльев неизбежно возникают несбалансированные периодические аэродинамические си- силы и моменты. Это должно было вызвать заметные колебания подве- подвешенной на нити модели. Они не отмечены в протоколе. Едва ли при таком поведении модели мог быть сделан вывод: «Это обещало желае- желаемый эффект». Сомнительна также возможность в таких условиях из- измерений с высокой точностью разгрузки: «...с лишком на два золотни- золотника облегчилась». В то же время к середине XVIII в. воздушный винт был хорошо известен. В своей работе «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном» в 1745 г. М.В. Ломоносов отмечал «ветрогонную маши- машину», т.е. вентилятор. Создаваемый вентилятором мощный поток воз- воздуха и является тем самым отмеченным в протоколе «давлением» на воздух «горизонтально движущихся крыльев». Ломоносову во время его путешествий за границей, да, .возможно, и в России могла попа- попасться на глаза летающая игрушка и навести его на мысль использо- использовать ее конструкцию для подъема в воздух метеорологических прибо- приборов. Причем ученый, хорошо знакомый со многими работами по ме- механике, мог теоретически обосновать необходимость противовращения несущих винтов. Этим объясняется упомянутое в протоколе действие крыльев в разные стороны. Отметим, что во времена М.В. Ломоносова идея уже витала в воздухе. В 1768 г. проект вертолета предложил французский математик А. Поктон, а с конца XVIII в. проекты верто- вертолетов разрабатывались постоянно. При разработке компоновки вертолета М.В. Ломоносов воспользо- воспользовался конструкцией наиболее совершенного в то время часового меха- механизма, расположив двигатель — часовую пружину в капсуле-фюзеля- капсуле-фюзеляже. Конструктивно проработанный, надежный и легкий механизм карманных часов при удалении из него системы балансира обеспечи- обеспечивал идеальную трансмиссию, передающую мощность на соосные несу- несущие винты от бортового источника энергии — сжатой пружины. Не- Несущие винты имели небольшой разнос — «дистанцию» между «пара-
ми крыльев». В пользу соосного расположения несущих винтов гово- говорит и тот факт, что в случае размещения их на параллельных осях рядом возникла бы неизбежная разбалансировка сил и моментов, вы- вызванная неидентичностью винтов. Это проявилось бы в виде интен- интенсивных колебаний «аэродромической машины» и не дало отмечаемой точности измерения подъемной силы. Таким образом, сохранившиеся документы, наличие прототипов в виде летающих игрушек — моделей вертолета, сведения о создании «аэродромической машины» накануне появления многих проектов вертолетов позволяют утверждать, что М.В. Ломоносовым в 1754 г. был создан первый в мире малоразмерный вертолет соосной схемы, предназначавшийся для практического применения. К сожалению, уровень науки и техники был в то время еще недостаточен для ус- успешного выполнения задуманного великим ученым и «аэродромиче- ская машина» осталась неизвестной для большинства современников* Сведения о ней были обнаружены в архиве биографами М.В. Ломоно- Ломоносова только во второй половине XIX в. Аналогичная судьба и у зару- зарубежных разработок такого типа, предшествовавших в конце XVIII в. мощному подъему интереса к полету.
ПЕРВЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ, ПРОЕКТЫ й ЛЕТАЮЩИЕ МОДЕЛИ Конец XVIII века ознаменовался величайшим событием в многове- многовековой истории полета. В Париже 21 ноября 1783 г. на наполненном горячим воздухом аэростате братьев Ж. и Э. Монгольфье первые в мире воздухоплаватели П. де Розье и Д'Арланд поднялись в воздух* Они пролетели за 20 минут почти 9 км. История сохранила сведения и о более ранних полулегендарных попытках человечества подняться в воздух на воздушном шаре, но они, как и первые предложения вер- вертолетов, остались не замеченными современниками. Только полет аэростата братьев Монгольфье получил всемирную известность, по- поскольку наступил подходящий для этого исторический момент. Последовало всеобщее увлечение воздухоплаванием. Наступил пе- период так называемой «баллономании». Представителями различных социальных кругов во всех частях света, в том числе и в России, строились воздушные шары. На них осуществлялись впечатляющие перелеты. Возлагались большие надежды. Развивающееся капитали- капиталистическое общество нуждалось в расширении торговли завоеванием новых рынков сбыта, для чего требовались новые средства транспорта, связи и вооруженной борьбы. Кроме того, воздушные шары рассмат- рассматривались как новый вид пропаганды, увеселительных мероприятий, спорта и средство для научных наблюдений. Увлечение воздухоплаванием играло как положительную, так и отрицательную роль в истории винтокрылых летательных аппаратов. Воздухоплавание стимулировало рост общественного интереса к поле- полетам, привлекло внимание многих людей к разработке летательных аппаратов, в том числе и тяжелее воздуха. Результаты исследований по винтокрылым аппаратам, в отличие от работ предшествующего этапа, освещались в периодической печати, выходили отдельными из- изданиями, получали сравнительно широкую известность. Через год по- после полета аэростата Монгольфье французская Академия наук офици- официально признала вертолет одним из возможных средств воздушной на- навигации. Отрицательная роль «баллономании» сказалась в том, что она отвлекла внимание энтузиастов от исследования вопросов авиа- авиации. Работы по винтокрылым летательным аппаратам появлялись не- Ю
систематически и содержали отрывочные сведения. До сих пор не удалось обнаружить каких-либо сведений о работах отечественных авторов в этой области в первой половине XIX в. Зарубежные иссле- исследования по вертолетам в то время были очень редки. Положение изменилось к началу 60-х гг. XIX в., когда в кругах энтузиастов воздушной навигации наметилось разочарование в воз- возможности сделать летательные аппараты легче воздуха управляемы- управляемыми. Все попытки оснастить воздушные шары средствами для реализа- реализации поступательного движения оказались безуспешными, шары оста- оставались опасными и ненадежными. Внимание многих переключилось на летательные аппараты тяжелее воздуха, из которых более простым и перспективным казался вертолет* Идея «ввинчивания в воздух при помощи винта» находила все большее число приверженцев. Они стали объединяться в научно-технические авиационные общества, издавать специальные журналы и брошюры, способствовавшие популяризации и преемственности их работ. С 60-х гг. работы по винтокрылым лета- летательным аппаратам стали появляться часто и систематически. Парал- Параллельно с разработкой проектов строились модели, проводились экспе- экспериментальные исследования несущих винтов. Значительное влияние в начале 60-х гг. на развитие идеи вертоле- вертолета имела деятельность так называемой группы «Святого винта», об- образованной вх Париже энтузиастами воздушной навигации: викон- виконтом П. Д'Амекуром, графом Г. де ла Ланделем, путешественником, воздухоплавателем и фотографом Ф. Турнашемом (Надаром) и про- профессором Ж. Бабине. Их активная пропагандистская деятельность получила мировую известность и способствовала распространению разработки винтокрылых аппаратов на все части света. Особенно за- заметным был подъем интереса к вертолетам в США и России, где это- этому способствовали объективные исторические условия: в США — тре- требовавшая нового оружия гражданская война, а в России — отмена крепостного права и последовавшее затем бурное развитие промыш- промышленности и культуры. Именно к началу 60-х гг. относятся первые по- после М.В. Ломоносова упоминания о работах отечественных авторов по винтокрылой тематике. Появились первые предложения и проекты. Энтузиасты начали опыты с летающими моделями вертолетов и экс- экспериментальные исследования несущих винтов. К концу 70-х гг. на смену упрощенным предложениям 60-х гг., от- отражавшим лишь общие взгляды авторов на принципы создания вин- винтокрылых летательных аппаратов, пришли проекты с продуманной компоновкой и конструкцией частей и деталей. В связи с тем, что удельные веса всех известных в то время двигателей — мускульного, парового, электрического, пневматического — были настолько вели- велики, что не позволяли поднять в воздух вертолет, проекты винтокры- винтокрылых летательных аппаратов стали сопровождаться разработкой новых типов силовых установок различного рода. и
Важной проблемой вертолетостроения была выработка принципи- принципиальной схемы вертолета, обеспечивающей сбалансированный и управ- управляемый полет. В то время конструкторы в своих проектах преимуще- преимущественно ограничивались установкой только органов обеспечения по- поступательного полета и путевого управления. Вопросы устойчивости не рассматривались, так как считалось, что она обеспечивается самой природой вертолета: несущий винт определялся как точка подвеса, центр тяжести располагался ниже этой точки. В проектах иногда приводились весовые данные, однако они обыч- обычно не основывались на каких-либо расчетах. Конструкторы, понимая необходимость обеспечения прочности частей и деталей вертолета, расчетов также не делали. Компоновочная схема и конструкция час- частей и деталей винтокрылых аппаратов разрабатывались по аналогии с существующими механическими конструкциями, транспортными средствами, в первую очередь кораблями и паровозами. Наибольшее внимание при этом уделялось конструкции несущих винтов. Теории несущих винтов не существовало. В распоряжении конст- конструкторов были формулы, предназначенные для расчета корабельных винтов. Наиболее совершенной в этом отношении была теория иде- идеального винта, предложенная в 1865 г. англичанином У. Рэнкином. Однако эта теория, хотя и описывала общий характер движения пото- потока воздуха через винты, поясняла природу создания винтом индук- индуктивной скорости, обусловливающей тягу, позволяла приближенно оп- определить тягу и потребную для привода винта мощность,* но не могла служить для выбора таких важных параметров несущих винтов, как число лопастей, хорда, профиль и угол установки их сечений. Проек- Проектировать винт, воспользовавшись этой теорией, было невозможно. Поэтому требовалось экспериментальное определение параметров не- несущего винта, обеспечивающих хорошие аэродинамические характе- характеристики. Такие исследования, проведенные на том или ином уровне, сопровождали разработку многих проектов винтокрылых летательных аппаратов. В 60—70-х гг. XIX в. все проекты и предложения летательных ап- аппаратов рассматривались преимущественно в. Главном инженерном управлении Императорской Российской армии (ГИУ). В военное ве- ведомство обращались обычно изобретатели, нуждающиеся в финансо- финансовой помощи. В связи с усилением интереса к воздухоплаванию и ави- авиации в России с 80-х гг. стали возникать и общественные организа- организации, ставившие своей задачей постройку и эксплуатацию летатель- летательных аппаратов, рассмотрение новых проектов и предложений, прове- проведение экспериментальных исследований и пропаганду идеи полета. Выдающееся место среди них занял открывшийся в 1880 г. по иници- инициативе ряда отечественных энтузиастов летания Воздухоплавательный отдел Императорского Русского технического общества (ИРТО). От- Отдел стал с того времени центром, в котором рассматривались проекты 12
летательных аппаратов, разработанные отечественными и зарубежны- зарубежными энтузиастами авиации, ИРТО отпускало средства на проведение научных конференций, опытов с моделями, экспериментальные ис- исследования винтов. Это способствовало развитию связи и преемствен- преемственности между первыми русскими вертолетостроителями* Военное ве- ведомство России всесторонне поддерживало деятельность Воздухоплава- Воздухоплавательного отделения ИРТО и внимательно следило за происходящими там событиями, В 1884 г, при ГИУ была образована Комиссия по приме- применению воздухоплавания в военных целях. Офицеры Комиссии не только способствовали развитию отечественного воздухоплавания и оснащению Российской армии воздушными шарами, но не упускали из виду и про- проблемы авиации. Они принимали активное участие в работе ИРТО, про- проводили экспертную оценку геликоптеров. В 1883 г. ГИУ рекомендовало выделять по 800 — 1000 рублей для поддержки изобретений, «если они заслуживают хотя какого-либо, самого малого внимания...». В 80-е гг. в Департамент торговли и мануфактур Министерства финансов поступили первые патентные заявки изобретателей вертоле- вертолетов. Однако получение патента в России былд связано с большими' бюрократическими сложностями, поэтому многим изобретателям, да- даже уже имевшим зарубежные патенты на свои винтокрылые аппара- аппараты, в выдаче русской «привилегии» было отказано. Рассматривая проекты и предложения винтокрылых летательных аппаратов, разработанные отечественными учеными и изобретателя- изобретателями, а также результаты первых отечественных экспериментальных исс- исследований по-вертолетной тематике, проведенные до начала 90-х гг. XIX в., следует отметить, что современного деления винтокрылых ле- летательных аппаратов на вертолеты, автожиры, винтокрылы и преоб- преобразуемые вертолеты в то время не было. Как правило, изобретатели давали своему детищу собственное название типа «летающая маши- машина», «аэронеф», «воздушный велосипед» и т.д. Специалисты при рас- рассмотрении таких проектов относили их к «летательным аппаратам ти- типа геликоптер». Поэтому при описании работ XIX в. воздержимся от их современной классификации. В тех случаях, когда проект не со- совсем соответствует современному понятию «вертолет», будем приме- применять понятие «винтокрылый летательный аппарат». / М. Сауляк. Модель, 1861. В 1868 г. в газете «Санкт-Петербургские ведомости» появилась статья М. Сауляка «К вопросу о воздухоплава- воздухоплавании». Автор статьи, по всей видимости житель Украины, в предисло- предисловии к описанию разработанного им самолета-полиплана заметил, что им в 1861 г. был сделан «прибор, подобный тому, который показывал Бабине в 1864 г. в Париже». Учитывая, что один из активнейших участников парижской группы «Святого винта» Ж. Бабине на своих публичных лекциях пропагандировал идею постройки винтокрылых летательных аппаратов и демонстрировал летающие модели верто- вертолетов соосной схемы, можно утверждать, что это первое в России в 13
XIX в. упоминание о постройке модели вертолета. Судя по тому, что о своей модели М. Сауляк упомянул мимоходом, она не содержала новизны. По-видимому, летающие модели-игрушки были уже доволь- довольно известны в России. В дальнейшем в материалах, касающихся работ многих отечественных энтузиастов полета, в том числе великих рус- русских ученых Д.И. Менделеева и Н.Е. Жуковского, неоднократно упо- упоминались опыты с летающими моделями вертолетов. Модели демонст- демонстрировались ими на лекциях и докладах для наглядного доказательства возможности подъема в воздух при помощи несущего винта. В XIX в. было построено много летающих моделей вертолетов с приводом от часовых пружин или других элементов. Особенно большое распрост- распространение летающие модели получили с 1870 г., когда француз А. Пено изобрел резиновый двигатель, обладавший энергоемкостью в 17 раз большей, чем пружинный. Модели способствовали широкому обще- общественному признанию вертолета. Однако путь от модели к натурному вертолету был долог и тернист. А.В. Эвальд. Предложение, 1863. Первое в XIX в. сохранившееся предложение винтокрылого летательного аппарата принадлежало из- известному отечественному энтузиасту воздухоплавания и авиации, пи- писателю и журналисту, в прошлом военному инженеру Аркадию Ва- Васильевичу Эвальду A836 — 1898). 9 октября 1863 г. в петербургской газете «Голоо он первым в России опубликовал основные принципы проектирования самолетов. Предложенный им летательный аппарат должен был иметь паровой двигатель, крыло «парашют» с попереч- поперечным V для повышения устойчивости, средства продольного и путевого управления. Кроме того, отмечалось: «В середине этого парашюта сделан круглый вырез, в котором на вертикальной оси укреплен архи- архимедов винт. На низком конце парашюта устроен другой винт, с гори- горизонтальной осью, который посредством особого привода соединен с пер- первым. Вследствие притяжения земли парашют падает, воздух сопротивля- сопротивляется этому падению и, ударяя в крылья вертикального винта, приводит их в движение. Мы соберем эту силу, приобретенную вертикальным винтом, и по прошествии некоторого времени остановим его движение. Собранный же запас обратим на горизонтальный винт) который сообщит парашюту движение по той наклонной плоскости, в которой лежит па- парашют, т.е. двинет его вперед и вверх. Когда запас истощится, мы ук- укрепим горизонтальный винт и освободим вертикальный, и все повто- повторится сначала. Но силы, доставленной горизонтальному винту, будет недостаточно, чтобы поднять на ту же высоту, откуда планировал (из-за трения механизма). Дополнительную силу получим от челове- человека». Кроме того, изобретатель предполагал использовать и паровой двигатель. Таким образом, А.В. Эвальд предложил впервые в мире многорежимный несущий винт, который мог работать не только в уже известном вертолетном режиме (с подачей мощности на винт), но и в режиме ветряка (со снятием мощности с винта). 14
П. Алексеев. Предложение, 1863. 13 декабря 1863 г. в газете «Се- «Северная пчела» с предложением построить вертолет выступил горный инженер П. Алексеев. Свой аппарат он представлял следующим обра- образом: «Посудина в виде лодки дном вверх. Внизу к нему прикреплена или подвешена платформа, в которой находится машина, каюты, как на пароходе. Посреди этого снаряда снизу вверх проходит вал, навер- наверху которого над дном или, вернее, крышкой лодки укреплен беско- бесконечный винт, сплошной или в виде крыльев, как у ветряной мель- мельницы, для поднятия вверх. Для движения его в стороны с обоих концов его и с боков будут также прикреплены винты или другие орудия вроде птичьего хвоста и крыльев. Для раскручивания вин- винтов можно употребить постоянные (на земле) машины либо взрыв по- пороха». В.В. Кресс. Модели, исследование винта, 60-е гг. Видный пионер авиации, российский подданный Вильгельм Вильгельмович (иногда в России его именовали Василий Ьасильевич) Кресс A836 — 1913), не- немец по национальности, родился и жил до 1873 г. в С.-Петербурге. Настройщик музыкальных инструментов, он заинтересовался в 60-е гг. проблемами авиации и около 1864 г. начал строить летающие модели вертолетов и самолетов. Проводя опыты с моделями, Кресс задумался о наиболее выгодной форме лопастей несущего винта. По его воспо- воспоминаниям, эти опыты показали ему целесообразность лопастей, кар- каркас которых обтягивался натянутой тканью. Во время вращения винта эта ткань «надувалась» и образовывала вогнутую поверхность. Таким образом, Кресс одним из первых обратил внимание на хорошие ха- характеристики аэродинамических поверхностей, имеющих вогнутую форму. Переехав в 1873 г. в Австро-Венгрию, В.В. Кресс продолжил нача- начатые в России исследования, построил ряд моделей самолетов и верто- вертолетов, в том числе в 1895 г. крупноразмерную модель вертолета соос- ной схемы с несущими винтами диаметром четыре метра, приводимы- приводимыми электромотором. В 1891 г. он предложил для обеспечения поступа- поступательного полета вертолета циклически изменять угол установки лопа- лопастей его несущего винта для осуществления устанавливаемой под уг- углом 90е отступающей лопастью «гребущего», подобно веслу, движе- движения. Мировую известность В.В. Крессу принесли постройка и испыта- испытания в 1898 — 1902 гг. одного из первых в мире натурных самолетов. А.Н. Лодыгин. Проект, 1870. Молодой рабочий Тульского оружей- оружейного завода, будущий выдающийся изобретатель-электротехник Алек- Александр Николаевич Лодыгин A847 — 1923) в 1869 г. разработал про- проект вертолета. Приехав в начале 1870 г. в северную столицу, он озна- ознакомил с ним ряд петербургских авторитетов, в том числе и профессо- профессора технологического института ВЛ. Кирпичева. Получив их одобре- одобрение, а Кирпичев вообще всегда доброжелательно относился к изобре- изобретателям летательных аппаратов, Лодыгин обратился в сентябре того 15
же года с письмом к военному министру России Д.А. Милютину, ще указал, что его «"Электролет"... может двигаться свободно на различ- различных направлениях и, служа средством перевозки груза и людей, мо- может удовлетворять в то же время специально военным требованиям, как оружие наступательное и оборонительное, так как, поднявшись на желаемую высоту, можно не только безопасно следить за действи- действиями неприятеля, но и уничтожить его боевой и провиантский обозы, бросая сверху разрывные и зажигательные снаряды...». Известный своей прогрессивностью министр отдал распоряжение рассмотреть предложение изобретателя в Комиссии по применению воздухоплава- воздухоплавания для военных целей. «Электролет» должен был состоять «из длинного цилиндра, ограж- огражденного спереди конусом, а сзади полушаром. Остов снаряда строится из продольных и поперечных деревянных брусьев определенных раз- размеров, скрепленных медными скобками, и снаружи обшивается кро- кровельным железом. К этому снаряду, к стороне, огражденной полуша- полушаром, приспособляется горизонтальный лапчатый винт. Подъемный винт помещается сверху снаряда.,.». Путевое управление предполага- предполагалось осуществлять, отклоняя влево или вправо ось толкающего про- пропеллера. Вес вертолета ожидался «не более 500 пудов». В качестве си- силовой установки А.Н. Лодыгин рассматривал электродвигатель мощ- мощностью 300 л.с. типа Фромана. Такой двигатель не позволял регули- регулировать частоту оборотов, и поэтому изобретатель первым в мире предложил управлять подъемной силой несущего винта с помощью изменения общего шага его лопастей. Удобообтекаемые формы фюзе- фюзеляжа, его полумонококовая конструкция были прогрессивным реше- решением. Однако допущенные Лодыгиным в проекте ошибки (например, он даже не рассмотрел способа балансировки реактивного момента не- несущего винта), «краткое описание, неясные неполные и небрежно сде- сделанные чертежи» послужили причиной принятого Комиссией реше- решения, гласящего, что «предложение г. Лодыгина по сути совершенно не применимо к делу». Вместе с тем в решении Комиссии утверждалось, что проект Лодыгина «не представляет ничего нового». Это не соот- соответствовало истине. Лодыгин настаивал на повторном рассмотрении, которое несколько раз откладывалось, но завершилось в конце концов тем же выводом. Получив окончательный отказ, А.Н. Лодыгин по совету друзей от- отправился во Францию, которая вела в то время войну с Германией, чтобы предложить свой проект французскому правительству. Во Франции предложение Лодыгина поддержал известный французский воздухоплаватель и энтузиаст геликоптеров Ф. Надар. Лионское об- общество воздухоплавания приняло Лодыгина в свои члены. Проект был рассмотрен в начале ноября Комитетом национальной защиты, и изо- изобретателю было выделено 50 тысяч франков. Он отправился из Лиона в Крезо на завод Шнейдера, которому поручили строительство «Элек- 16
тролета». Плохой французский язык, экстравагантная одежда: «крас- «красная рубаха, штаны запущены в сапоги, мерлушковая шапка и рус- русский кафтан», которую он носил «из патриотизма», багаж, заключав- заключавшийся только в свертке подозрительных чертежей и расчетов, послу- послужили причиной ареста Лодыгина по дороге в Крезо. Его приняли за немецкого шпиона. «Толпа хотела меня вешать на фонаре, —• писал в своих воспоминаниях Лодыгин, — но в конце концов меня выпусти- выпустили, признав, что до такого костюма даже немецкий шпион не додума- додумается». «Трагикомическая одиссея одного молодого русского, который чуть-чуть не был повешен за шпионство» получила широкую огласку в России. Военное ведомство России вновь рассмотрело проект Лоды- Лодыгина и вновь пришло к выводу, что «бесполезно было бы затратить на осуществление этого необдуманного предложения и аппарата несколь- несколько тысяч рублей». По воспоминаниям Лодыгина, французское прави- правительство выделило ему деньги скорее «от отчаяния» из-за военных поражений на фронте, чем из практических соображений. Постройка «Электролета» затянулась. Франция была разгромлена и принуждена платить огромную контрибуцию. Финансирование изобретателя, есте- естественно, было прекращено, и он к лету 1871 г. вернулся в Россию. Так закончилась первая попытка нашего соотечественника построить вертолет. М.А. Рыкачев. Исследования несущего винта и предложение вер- вертолета, 1871. Морской офицер, крупный русский ученый-метеоролог, впоследствии академик и директор Главной физической лаборатории, Михаил Александрович Рыкачев A840 — 1919) был одним из энтузи- энтузиастов воздухоплавания и авиации. Совершив ряд научных полетов на воздушных шарах, он пришел к выводу, что «воздухоплавание при- принадлежит к одному из важнейших изобретений человеческого ума и, без сомнения, в будущем будет приносить такую же пользу, как па- риэлектричество. Может быть даже, что со временем оно приобретет такое же значение для человечества, какое теперь принадлежит море- мореплаванию. Тем не менее до сих пор... это открытие не принесло су- существенных услуг ни науке, ни практике, и это потому, что до насто- настоящего времени не приспособлено управление воздушными шарами... <...> Этот недостаток навел меня на мысль, нельзя ли заменить подъ- подъемную силу аэростата крыльями, которые, вращаясь в воздухе, под- поддерживали бы машину, приводящую их в движение; в таком случае, давая некоторый уклон оси вращения, можно будет не только де- держаться на воздухе, но и давать желаемое направление». Причину неудач предшественников — изобретателей вертолетов Рыкачев спра- справедливо видел в том, что «предварительно не были измерены та сила, которая необходима для приведения в движение крыльев, и тот груз, который эти крылья в состоянии поднять». Поэтому, в отличие от многих других пионеров авиации, ученый начал решать проблему со- 17
здания вертолета не с разработки гипотетических проектов, а с прове- проведения основательных аэродинамических исследований. Проанализиро- Проанализировав результаты имевшихся опытов и расчетов по сопротивлению воз- воздуха и воды движущимся в них телам, он пришел к выводу, что «все приведенные эмпирические законы, полученные на основании опыта и некоторых теоретических соображений, недостаточны, чтобы на ос- основании их решать вопрос о подъемной силе винта, вращающегося в воздухе вокруг вертикальной оси». Поэтому Рыкачев на собственные средства построил испытательный стенд для проведения эксперимен- экспериментальных исследований несущих винтов, к которым приступил в нояб- ноябре 1870 г. (рис. 1). Изменяя угол установки лопастей и частоту вра- вращения винта, он замерял развиваемую подъемную силу и затрачивае- затрачиваемую мощность. Конструкция испытательного стенда и методика исс- исследований были тщательно продуманы. Рис. 1. Стенд М.А. Рыкачева для испытаний несущих винтов A870 г.) Результаты исследований убедительно доказали возможность подъ- подъема в воздух на несущем винте, подтвердили ряд характерных зако- закономерностей. Несмотря на некоторые недостатки, опыты М.А. Рыка- Рыкачева имели большое влияние на становление и развитие отечествен- отечественных экспериментальных аэродинамических исследований. Это были первые в России серьезные методические исследования несущего вин- 18
та. Они продемонстрировали рациональность принятой методики ис- испытаний, эффективность такого способа отработки конструкции и улучшения характеристик несущих винтов. Отечественные энтузи- энтузиасты авиации долгое время пользовались результатами исследований М.А. Рыкачева, Ученый продолжал свои исследования вплоть до 1878 г., пользуясь поддержкой военного ведомства. Став в 1881 г. председателем Возду- Воздухоплавательного отдела ИРТО, Рыкачев передал туда свой испыта- испытательный стенд, но возобновить исследования ему так и не удалось. В 1871 г. в статье, посвященной результатам исследований, кото- которую он назвал «Первые опыты над подъемною силою винта, вращае- вращаемого в воздухе», М.А. Рыкачев в заключение отмечал: «...хотя произ- произведенные мною опыты и могут служить доказательством возможности приведения в исполнение моей мысли, но далеко недостаточны, чтобы служить основанием для составления проекта подобной машины (вер- (вертолета. — В.М.). Для этой цели необходимо произвести еще много разнообразных опытов в обширных размерах как для определения на- наивыгоднейшей формы двигателя (движителя. — В.М.), так и для полу- получения точной, абсолютной величины подъемной силы при употребле- употреблении такого двигателя (движителя. — В.М.)... Ныне существующие машины слишком тяжелы, так как о легкости их не заботились, когда же этот вопрос будет на первом плане, без сомнения, постепенные усовершенствования значительно уменьшат вес, приходящийся на па- паровую лошадь. Введение в употребление взрыва газа или пороха еще более могут увеличить силу машины при малом ее весе». Таким обра- образом, Рыкачев прозорливо отметил две наиболее актуальные задачи вертолетостроения того времени, от решения которых зависело созда- создание успешно летающего вертолета: совершенствование аэродинамики несущего винта и создание авиационной силовой установки с малым удельным весом. Такой установкой стал двигатель внутреннего сгора- сгорания, действующий «взрывами газа». Г.Е. Паукер. Предложения по схеме вертолета, 1872. Крупный специалист по различным вопросам инженерного дела, генерал-лейте- генерал-лейтенант Герман Егорович Паукер A822 — 1889), ознакомившись с ре- результатами исследований М.А. Рыкачева в 1870 — 1871 гг. и его предложением о постройке вертолета с наклоняемой осью винта, вы- высказал ряд собственных соображений о целесообразности создания данного аппарата тяжелее воздуха. В первую очередь он отметил не- необходимость тщательного уравновешивания реактивного момента вра- вращающегося винта: «Если какая-либо машина, находясь в воздухе и не имея точки опоры на земле, приведет во вращательное движение свя- связанную с нею систему крыльев, то сама машина будет вращаться в противную сторону, и крылья на воздух не произведут такого дейст- действия, какое необходимо для поднятия машины... Чтобы вращающиеся крылья не приводили самой машины в противоположное вращатель- 19
ное движение, они должны быть расположены в .виде парных систем, вращающихся около одной и той же геометрической оси в противопо- противоположные стороны и расположенных на довольно большом расстоянии друг от друга, чтобы н§ заслонять себя». Эта точка зрения грамотного специалиста отражает, по сути дела, формирование начальных пред- представлений о динамике полета вертолета. Пожелание располагать соос- ные несущие винты так, чтобы они «не заслоняли себя», свидетельст- свидетельствует о наличии в то время представлений о возможности вредного взаимовлияния винтов. Касаясь целесообразной схемы винтокрылой машины, Г.Е. Паукер отметил, что она «должна быть связана, по крайней мере, с четырьмя системами крыльев, попарно вращающихся в противоположные стороны на двух взаимно перпендикулярных ре- реях», т.е. генерал, в отличие от М.А. Рыкачева, предпочел схему с со- осным расположением двух несущих винтов и двумя такими же про- пропеллерами. Это первая известная в нашем вертолетостроении столь характерная для него полемика о выборе, рациональной схемы для вертолета. Далее Паукер, учитывая вес всех винтов, их трансмиссии, силовой установки, экипажа и полезной нагрузки, пришел к выводу, что в настоящее время «нетрудно видеть, до какой степени гадательно предположение о плавании по воздуху с помощью вращающихся крыльев, предположение, до сих пор не подтвержденное ни одним фактом». Поэтому военное ведомство предпочитало в то время не вы- выделять средств на постройку предлагавшихся проектов летательных аппаратов тяжелее воздуха и приберечь их для другого. К*П. Ярошевский. Проекты, 1875. Проживавший в г. Хотин Бесса- Бессарабской губернии дворянин Кирилл Петрович Ярошевский в течение многих лет разрабатывал проекты вертолетов «ареопланов» (рис. 2), которые представлял в 1875 и 1880 гг. министру внутренних дел и в 1904 г. военному министру. Легкий «ареоплан» должен был иметь один трипланный несущий винт. Изобретатель указал также способ увеличения грузоподъемности вертолетов путем соединения несколь- нескольких одинаковых несущих винтов и предложил проект пятивинтового Рис. 2. Проекты одновинтового и многовинтового «ареопланов» К.Л.Ярошевского A875 г.) 20
вертолета. Предложения Ярошевского, не содержавшие расчетов и тщательной конструктивной проработки, поддержки не получили. В.П. Богородский. Предложение, 1878. Кровопролитная русско- турецкая война стимулировала разработку вертолета грузоподъемно- грузоподъемностью 20 — 30 пудов C20 — 480 кг) воронежским губернским секрета- секретарем В.П. Богородским. Он призвал «носиться над землею при помощи йинта»~, но отметил, что существующие паровой и «пружинный» дви- двигатели слишком тяжелы, и далее сообщил: «В настоящее время по- потребную для данной надобности силу я нашел. Мой долг, когда Рос- Россия ведет войну, сообщить». К сожалению, больше никаких сведений о Богородском в архивах ГИУ не обнаружено. И. Меликов. Проект, 1879. В начале 1879 г. во французском жур- журнале «Аэронаут» русский инженер Иосиф Меликов (или Мелихов) представил проект одноместного вертолета весом до 170 кг с несущим винтом оригинальной формы (два «гиперболических параболоида», со- соединенных в виде конуса или пирамиды с квадратным основанием), трехлопастным пропеллером и ру- рулем поворота (рис. 3). При оста- остановке двигателя несущий винт благодаря своей форме мог выпол- выполнять функции парашюта. В каче- качестве силовой установки впервые в мире была предложена газовая турбина. Она должна была приво- приводиться взрывами эфира и разви- развивать мощность в 4 л.с. Над двига- двигателем располагался резервуар со * льдом для его охлаждения. О.С. Костович. Модель, 1879. По данным историка В.Б. Шавро- ва, в 1879 г. модель вертолета де- демонстрировал известный изобре- изобретатель Огнеслав Степанович Кос- Костович A851 — 1916). И.П. Ювенальев. Проекты, 1880. 3 1880 г. с двумя статьями в газете «Саратовские губернские ведомости», продублированными затем в отдельных брошюрах, вы- выступил И.П. Ювенальев. В первой статье он рассмотрел силы, дейст- действующие на поверхность, которая обтекается воздухом, и природу возникновейия на ней подъемной силы. Во второй статье Ювеналь- Рис. 3. Проект вертолета И. Меликова A879 г.) 21
ев дал описание проектов «аэровелосипеда» и «аэромотива», представ- представлявших собой одинаковые по схеме одновинтовые вертолеты (рис. 4). Несущий винт «аэровелосипеда» приводился во вращение приводом велосипедного типа от ног пилота. Винт «аэромотива» приводился расположенным над ним двигателем (паровым, пневматическим или электромотором). При этом изобретатель отметил, что «пар требует более всего усложнений», а паровой двигатель — «один из самых неу- Рис. 4. Проекты «аэровелосипеда» и «аэромотива» И.П.Ювенальева A880 г.) добных по практическому применению». В проектах впервые приведены эскизы трансмиссий вертолетов. Для обеспечения поступательного пере- перемещения 'на «аэровелосипеде» предполагалось установить два противове- противовеса для наклона аппарата вперед и вбок. Направление движения «аэро- «аэромотива» изменялось свободным перемещением «по длине двигателя» точки привеса гондолы с пассажирами, т.е. гондола находилась под дви- двигателем и выполняла роль противовеса. Кроме того, смещением данного противовеса Ювенальев предполагал уровновешивать вертолет при его разбалансировке при перемещении экипажа. Далее конструктор сделал интересные замечания о необходимости «усовершенствований», которые бы уменьшили передаваемые с несущего винта на двигатель «колеба- «колебания», а также улучшили бы балансировку и управление вертолета. Раз- Разработки И.П. Ювенальева являются первыми в России проектами вер- 22
толетов с продуманной компоновкой. Отмеченная им впервые в мире задача уменьшения вибраций конструкции фюзеляжа, вызываемых вин- винтом, является одной из важнейших в современном вертолетостроенин. СИ. Барановский. Проекты и модели, 1881 и 1883. Известный ря- рядом изобретений в области кораблестроения и транспорта Степан Иванович Барановский A817 — ок.1890) разработал в 1881 и 1883 гг. Рис. 5. Проект преобразуемого аппарата *Летун» С.И.Барановского A881 г.) два проекта винтокрылых летательных аппаратов под одним названи- названием «Летун». «Летун» 1881 г. (рис. 5) представлял собой прообраз бу- будущих преобразуемых аппаратов с вертикальным положением фюзе- фюзеляжа при старте и должен был иметь складывающееся крыло разме- размером 30 м и площадью около 150 м2, два поперечно расположенных толкающих пропеллера и хвостовое оперение. Фюзеляж должен был иметь длину 5 м, ширину 4 м и высоту 2 м. Вес пустого аппарата ожидался до одной тонны, взлетный — до двух тонн. Экипаж — 5 — 6 человек. В качестве двигателя планировалась нефтяная коловратная машина (машина, у которой поршень совершал не возвратно-поступа- возвратно-поступательное, а круговое движение) мощностью 60 л.с. Для перевода из вертикального положения в горизонтальное в носу «Летуна» предус- предусматривался рулевой винт. Такие рулевые винты впоследствии нашли применение на преобразуемых аппаратах с винтами самолетного типа для управления по тангажу на переходных режимах и режиме висе- ния. Поступательное перемещение предполагалось осуществлять по- помимо пропеллеров раскрывающимся парусом либо наземным или мор- морским буксиром. В последнем случае «Летун» мог выполнять роль воз- Душного наблюдательного пункта. Строить «Летун» Барановский со- 23
бирался на заводе своего сына в С.-Петербурге, однако военное ве- ведомство отказало ему во вспомоществовании, указав на заниженную потребную мощность двигателя. «Летун» 1883 г. был проектом винтокрылого летательного аппара- аппарата, имеющего четыре трипланных несущих винта, расположенных в кольцевых каналах, и два пропеллера. В качестве силовой установки Барановский проектировал пневматический двигатель мощностью в 470 л.с, рабочим телом у которого был аммиак («аммиачная маши- машина») . Эта машина должна была действовать следующим образом: «Ам- «Аммиак в жидком виде находится в особом резервуаре под давлением 120 атмосфер. Отсюда он вытекает в змеевик, помещенный в котле с водой, подогреваемой в открытом сосуде до температуры кипения. Да- Далее газ поступает в цидиндры машины и действует на ее поршни. От- Отработавший газ идет в холодильник, где обращается в жидкость под влиянием охладительных смесей. С помощью помпы, приводимой в движение той же машиной, аммиак из холодильника накачивается в резервуар». В марте 1883 г. изобретатель сообщил о своем проекте на заседании Воздухоплавательного отдела ИРТО и демонстрировал там летающую модель «Летуна». Комиссия ИРТО, рассмотревшая проект, пришла к выводу, что «расчеты г. Барановского относительно машины неудовлетворительны». Преимущества и недостатки винтов в кольце Комиссия предложила выяснить опытным путем. М. Карманов. Исследования несущего винта, 1882. В начале 80-х гг. опыты с несущим винтом производил поручик М, Карманов. Он опреде- определял зависимость подъемной силы несущего винта и потребляемой мощ- мощности от угла установки лопастей. При этом он отметил, что раскрутка несущего винта при нулевом угле установки лопастей позволяет значи- значительно сэкономить потребляемую мощность. Последующий быстрый пе- перевод лопастей на угол установки в 35е приводил к тому, что свободно закрепленный винт диаметром 1 м и 20 см и весом в килограмм «под- «подпрыгивал» на высоту больше метра. Исследователь рассчитал зависи- зависимость высоты «прыжка» от накопленной энергии. В 30-е it. XX в. разра- разработанный Кармановым способ старта винтокрылого аппарата стал при- применяться на автожирах с так называемым «прыжковым» взлетом. Ф.А. Слудский. Программа исследований по вертолетам, 1887. Профессор механики, коллега Н.Е. Жуковского по Московскому уни- университету Федор Алексеевич Слудский A841 — 1897) заинтересовал- заинтересовался проблемой полета. Придя к выводу о бесперспективности летатель- летательных аппаратов легче воздуха, он разработал программу исследований винтокрылых аппаратов, которую представил в 1887 г. в Комиссию по применению воздухоплавания... для военных целей. По его мнению, лучшим средством полета является одно- или двухвинтовой вертолет. Начать исследования профессор рекомендовал с «кабинетных опы- опытов», в ходе которых на экспериментальных стендах предполагалось определить целесообразные параметры несущего винта и «наивыгод- 24
нейшую конструкцию» вертолета. Затем должны следовать испытания моделей и постройка малоразмерных вертолетов: «Для целей военных представляют большой интерес и значение не только воздухоплава- воздухоплавательные снаряды, подымающие человека и им управляемые, но и сна- снаряды автоматические — летающие механические птицы. Такая птица может служить службу почтового голубя — перенести депешу из осажденной крепости через ряды неприятельской армии. Такая птица может заменить курьера и даже адъютанта. В случае надобности она может функционировать как артиллерийский снаряд». В настоящее время, спустя сто лет после предложения Ф.А. Слудским «автоматиче- «автоматических механических птиц», дистанционнопилотируемые винтовые лета- летательные аппараты нашли применение в вооруженных силах. В своей программе ученый рекомендовал сначала построить одновин- одновинтовую «механическую птицу, летающую по инерции — вследствие сооб- сообщенного (на месте отлета) крыльям (или винтам) вращательного движе- движения». Такой малоразмерный винтовой аппарат с инерционным двигате- двигателем построен в настоящее время в ФРГ. Затем Слудский предлагал по- построить малоразмерный вертолет с двигателем на борту: пружинным, паровым или электрическим. Электрический двигатель казался профес- профессору наиболее целесообразным. И, наконец, после испытаний таких «ав- «автоматических снарядов» он предполагал перейти к постройке пилотируе- пилотируемого вертолета в натуральную величину. Слудский предвосхитил всю последовательность будущих разработок винтокрытых летательных ап- аппаратов: от стендовых испытаний и моделей к малоразмерному вертоле- вертолету, а от него к аппаратам в натуральную величину. Программа Слуд- ского была внимательно рассмотрена членом Комиссии К.Л. Кирпиче- вым, но отклонена из-за больших затрат, требующихся для таких опы- опытов, и сомнений в их скором благополучном завершении. С.А. Ноткин. Проект, 1887. В июле 1887 г. в ГИУ обратился врач Савелий Ноткин с проектом одновинтового двухместного «аэронефа». Фюзеляж его должен был весить 176 кг и представлять собой ящик дли- длиной 2 м, шириной 2,1 м и высотой 2,3 м с латунным каркасом, обтяну- обтянутым непромокаемым полотном. В проекте Ноткина впервые встречается расчет на прочность части конструкции — деревянного пола фюзеляжа: «Прочность пола рассчитана от 1500 до 2000 кг на 1 кв. метр». По бокам фюзеляжа предусматривались выдвижные тормозные поверхности для путевого управления. В качестве силовой установки предполагался элек- электрический двигатель конструкции Ноткина весом в 174 кг. Бипланный несущий винт весом в 100 кг должен был иметь диаметр 3,5 м и пло- площадь поверхности лопастей 19,2 м2. Ось винта и лонжероны лопастей предполагалось изготовлять из латуни, поскольку она менее подвержена атмосферной коррозии. Суммарный взлетный вес «аэронефа» должен был составить 650 кг. Так как ось несущего винта должна была быть за- закреплена под углом 45°, то полет должен был проходить по волнообраз- волнообразной линии за счет периодического изменения частоты вращения вин- 25
та. Проект был отклонен, так как, по мнению специалистов ГИУ, «при нынешнем состоянии естественных знаний и техники исследова- исследование предлагаемых для разрешения этого вопроса снарядов (самолетов, вертолетов и т.д. — В.М) признается пока бесполезным и нерацио- нерациональным». Военные инженеры приняли в 1883 г. разумное решение выделить пока средства «пре- «преимущественно на исследование законов сопротивления воздуха движущимся в нем телам», т.е. на экспериментальные исследо- исследования по аэродинамике. Б.Д. Потемкин. Проект и попытка постройки вертолета, 1887. Член Воздухоплаватель- Воздухоплавательного отдела ИРТО Б.Д. Потем- Потемкин опубликовал в 1888 г. книгу «Военная аэронавтика», в кото- которой заявил, что «деятели буду- будущего — геликоптеры», и сооб- сообщил: «В настоящее время мною производятся испытания над по- рохо-двигающимся геликопте- геликоптером такой конструкции, чтобы снаряд мог держаться на высоте ста сажень, прикрепленный (helicoptere captif) в течение не менее десяти часов с тремя пас- пассажирами, и чтобы снаряд мог бороться против ветра до 8 фу- футов в секунду». О результатах этих испытаний ничего не изве- известно. Это первая попытка созда- Рис. 6. Проект вертолета И.З.Рациевича A888 г.) ния в России вертолета в нату- натуральную величину. Кроме то- того, в книге Потемкин впервые дал обзор зарубежных работ пс винтокрылым аппаратам, предложил классификацию вертолетов по числу несущих винтов: «1) с одиночными винтами, 2) парными, вра- вращающимися взаимно навстречу, 3) несколькими парами винтов». Он также попытался дифференцировать соосные схемы вертолетов. И.З. Рациевич. Проект, 1888. Смоленский коллежский регистратор Иван Захарович Рациевич прислал в октябре 1888 г. в Департамент торговли и мануфактур первую в России патентную заявку на вин- винтокрылый летательный аппарат. Патентованный «Аэроплан-Рац» (рис. 6) имел один несущий винт с осью, отклоняемой в соответству- 26
ющую для обеспечения поступательного перемещения сторону. При- Приводить несущий винт предполагалось мускулами летчика либо паро- паровым или электрическим двигателем. По бокам аппарата предусматри- предусматривалась установка гребных колес, которые помимо обеспечения посту- поступательного движения могли использоваться в режиме ветряка для получения дополнительной энергии. Для облегчения аппарата в по- полые части конструкции предполагалось закачивать легкий газ. В слу- случае аварии летчик должен был оторвать одну из таких частей и с нею в руках выпрыгнуть из падающего вертолета.- Чиновники Департа- Департамента отказали Рациевичу и последовавшему за ним И.И. Сытину в выдаче привилегий «за отсутствием новизны». И.И. Сытин. Проект, 1899. В самом начале 1890 г. в Департамент торговли и мануфактур поступила патентная заявка из Москвы от гу- губернского секретаря Ивана Ивановича Сытина. Заявка содержала хоро- хорошо проработанный проект винтокрылого летательного аппарата (рис. 7), Рис. 7. Проект винтокрылого летательного аппарата И.И.Сытина A890 г.) 27
имевшего монопланную схему с хвостовым оперением. Для уменьше- уменьшения «парусности аппарата» при полете с большой скоростью предус- предусматривалось изменять площадь крыла и стабилизатора. Для этого был разработан специальный механизм их складывания. Установочный угол крыла составлял 2°. Кроме того: «Поднимание аппарата на воз- воздух и полеты по нем совершаются посредством винтов пп — на гори- горизонтальных осях и винтов рр — на осях вертикальных. Те и другие винты приводятся в движение через ременную передачу от осей ко- коловратных машин системы г. Тверского. Вертикальные винты рр, кро- кроме того, служат средством для медленного и безопасного опускания на землю... Двигательной системой в машинах... служат пары жидкой углекислоты». Фюзеляж должен был быть похож «на лодку, опроки- опрокинутую килем вверх. Посему без колес воздушная лодка представляет полови- половину почти правильного эллипсоида с плоским дном, но с заостренным пере- передним концом». Силовые элементы кон- конструкции должны были изготовляться из стальных труб, обшивка — из дере- дерева, плотных тканей и прессованной бу- бумаги. И.О. Ярковский. Исследования не- несущего винта, 1889* Отставной военный инженер, начальник мастерских Мос- Московско-Брестской железной дороги, член Московского отделения ИРТО Иван Осипович Ярковский A844—1902) провел в 1889 г. основательные экспе- экспериментальные испытания несущего вин- винта. Необходимость таких исследований он обосновал следующим образом: «Ежедневно возрастающий интерес к воздухоплаванию заставляет в настоя- настоящее время многих обратить внимание на точное исследование законов сопро- сопротивления воздуха. Теоретически выве- выведенные формулы, определяющие вели- величину сопротивления среды, не дают до- достаточно верных результатов на прак- практике, вот почему приходится выводить их прямо из опыта». Исследователь по- построил специальный испытательный стенд (рис. 8), оснащенный самописца- самописцами, регистрировавшими на диаграммах как горизонтальную, так и вертикальную составляющие аэродинамической силы. Испытывались „ Рис. 8. Схема стенда И.О.Ярковского для испытаний несущих винтов 28
три вида лопастей, отличавшихся площадями, при разных углах уста- установки и частоте вращения винта. В результате был получен огромный экспериментальный материал: 1187 диаграмм. Проанализировав диаг- диаграммы, Ярковский построил эмпирические зависимости подъемной силы и сопротивления от угла установки лопастей и площади лопа- лопастей, частоты вращения винта, определил целесообразность малых уг- углов установки лопастей и окружных скоростей вращения. Подставив в свои эмпирические формулы реальные значения параметров птиц, экспериментатор установил, что наиболее целесообразным "углом ус- установки лопастей является 3°. На основании тех же формул Ярков- Ярковский сделал вывод, что летание человека посредством несущего вин- винта, «приводимого в движение его мускулами, немыслимо... нам пока недостает сильного и легкого двигателя: вот в какую сторону мы и должны направить наши силы, чтобы разрешить вопрос воздухоплава- воздухоплавания». В конце своего доклада-отчета об испытаниях Ярковский зая- заявил: «Будучи лично твердо уверен, что вопрос воздухоплавания в на- настоящее время близок к его разрешению, я вместе с тем убежден, что это решение может быть достигнуто не путем вдохновения — остро- остроумной догадки, а путем упорного труда и исследования в разных об- областях наших знаний. Решение этого вопроса не будет принадлежать одному человеку, а будет зависеть от совокупной работы многих лю- людей разных специальностей». Исследования И.О. Ярковского были первыми столь фундаментальными испытаниями несущих винтов в России. Их результаты даже сопоставляли с достижениями известного американского ученого-аэродинамика С. Ленгли. Ярковский предпо- предполагал продолжить свои опыты на более «чувствительном» оборудова- оборудовании. Им были разработаны «подробный план и проект испытательной станции» для всестороннего исследования несущих винтов вертолетов. Однако обстоятельства не позволили осуществить задуманное. И.О. Мирошниченко. Проект, 1890. В 1890 г. в ГИУ обратился житель Херсонского уезда Иван Осипович Мирошниченко с предло- предложением многовинтового вертолета с электрическим двигателем. Для повышения эффективности управления изобретатель предлагал уста1 навливать пропеллеры на параллельных осях спереди аппарата. Меж- Между пропеллерами — руль поворота. Проект был отклонен «ввиду его голословности и совершенной неразработанности». П.Д. Чернов. Проект, 1890. В том же 1890 г. в ГИУ прислал про- проект винтокрылого аппарата «Воздухоплаватель» (рис. 9) петербург- петербургский дворянин и купец 2-й гильдии Петр Давидович Чернов. В осно- основу проекта была положена порочная идея создания подъемной силы путем нагнетания несущим винтом воздуха под обтягивающий его сверху парашют. Кроме того, автор ошибочно, сравнивая реактивный момент винта и момент инерции фюзеляжа, полагал, что при момен- моменте инерции больше крутящего момента аппарат будет сбалансирован относительно вертикальной оси. Проект был рассмотрен в Комиссии 29
по применению воздухоплавания... для военных целей. Специалисты отметили указанные выше недостатки проекта и не признали возмож- о 1 г з (/ ь (о i Li..,,.! .i.i.i.l.i.l.i.i.i.l.i.l Рис. 9. Проект винтокрылого летательного аппарата «Воздухоплаватель» П.Д.Чернова A890 г.) ным выделить испрашиваемые изобретателем 5 — 8 тысяч рублей на постройку аппарата. В то же время они отметили как достоинство проекта наличие парашюта, обеспечивающего безопасную посадку в случае отказа двигателя, и рекомендовали выделить П.Д. Чернову, неоднократно оказывавшему военному ведомству различные техниче- технические услуги, 200 рублей для производства опытов. П.Д. Кузьминский. Исследования несущего винта, проект, попыт- попытка постройки вертолета, 80-90-е гг. Морской инженер и изобретатель Павел Дмитриевич Кузьминский A840 — 1900) был одним из орга- организаторов и сотрудником Воздухоплавательного отдела ИРТО. Автор ряда работ по гидромеханике, теплотехнике и кораблестроению, он пытался использовать свой немалый опыт в этой области для разви- развития авиации, был хорошо знаком с А.Ф. Можайским. В самом начале существования Воздухоплавательного отдела ИРТО Кузьминский вы- выступил с докладом «Проект опытов над подъемной силою винта, дви- движимого в воздухе», где отметил, что из пяти известных типов управ- управляемых летательных аппаратов — дирижабля, самолета, вертолета, 30
махолета и ракеты — первые три нуждаются в эффективном и на- надежном воздушном винте. Он призвал продолжить начатые ранее М.А. Рыкачевым исследования зависимости подъемной силы несущего винта и потребляемой им мощности от частоты вращения, угла уста- установки и площади поверхности лопастей и предложил использовать для этого построенный им на Балтийском заводе стенд для испытания корабельных винтов. В начале 80-х гг. П.Д. Кузьминский разработал проект дирижабля и построил модель махолета — «крыльчатого аэроплана». В 1886 г. он был приглашен в Болгарию на должность главного механика флота. Через некоторое время русско-болгарские отношения ухудшились и правительство Болгарии потребовало от русских офицеров в трехднев- трехдневный срок покинуть территорию страны. В ответ на это император Александр III объявил, что те из русских, кто не оставит Болгарию в указанный срок, лишатся российского гражданства. Кузьминский в это время испытывал в море пароход и об императорском указе не знал, поэтому, вернувшись из плавания, оказался без подданства. В Болгарии ему оставаться тоже было нельзя. Он поселился на острове посередине Дуная и объявил себя «самостоятельной державой, Пав- Павлом Первым — единственным». Когда его ловила румынская полиция, он прятался на болгарской половине острова, когда болгарская — на румынской. Так продолжалось почти год, пока, наконец, Кузьминско- Кузьминскому не вернули российское подданство. Длительное одиночество на острове позволило П.Д. Кузьминскому изменить свои прежние взгляды на проблему полета. Вернувшись в 1888 г, в Россию, он приступил к теоретической разработке воздуш- воздушного винта собственной конструкции, а в 1890 г. выступил в Воздухо- Воздухоплавательном отделе ИРТО с заявлением: «...можно уже с чистой со- совестью, отвечая на вопрос: "Будет ли человек когда-либо летать?", сказать: да, будет, но не при помощи ортоптера и аэроплана, а при помощи некоторых поверхностей, которые назовем пока двойным ге- геликоптером (винтолетом), приводимым во вращательное движение: 1) парами легких углеводородных соединений (бензина), 2) через по- посредство двойной паровой турбинной машины, 3) с особым вместо хо- холодильника центробежным сжимателем отработанного пара и 4) пере- передавая работу эту, как сказано выше, на поверхности (исполнительный механизм — движитель), напоминающий собой идеальный гребной винт для пароходов по теории проф. Редтенбахера, провозглашенный, ежели не ошибаюсь, еще в 40—х годах* текущего столетия... В за- заключение же выражу пожелание Воздухоплавательному отделу наше- нашего общества предоставить заниматься воздушными пузырями воздухо- К. Редтенбахер в 1865 г. создал свою теорию. 31
плавательной команде Военного министерства» а начать активную де- деятельность по исследованию и даже постройке воздухоплавательных приборов более целесообразных, чем неуправляемые баллоны...» Из этого заявления ясно, что служило основой разрабатываемого Кузь- Кузьминским летательного аппарата, постройке которого он посвятил все последующее десятилетие. Активно участвуя в работе Воздухоплавательного отдела ИРТО, П.Д. Кузьминский не упускал возможности пропагандировать свои идеи создания вертолета. Он выступал с собственными докладами, участвовал в прениях по докладам других энтузиастов авиации. Чер- Чертежей «винтолета», переименованного позже из патриотических по- побуждений в «русолет», не сохранилось. Его облик можно воссоздать, основываясь на текстах докладов и выступлений Кузьминского, а так- также на его переписке с военным ведомством. В 1891 г. Кузьминский сделал сообщение «О вычисленной и по- построенной им поверхности для целей воздухоплавания», а 10 марта 1892 г. представил на заседании отдела модель этой поверхности, ко- которая представляла собой конический спиралевидный винт. Этот «ге- «геликоидальный» винт (рис. 10), бывший как бы видоизмененным архи- архимедовым, изобретатель называл «русоидальным» или «русоидом». Мо- Модель диаметром 1/3 метра была изготовлена из алюминиевой бронзы на Балтийском заводе. Высота винта равнялась его радиусу. Вращать- Вращаться этот винт должен был с очень большой скоростью. «Русоид» был разработан Кузьминским аналитически на основе ре- результатов довольно неточных ранних экспериментальных исследова- исследований несущих винтов, механического перенесения теории проектирова- проектирования корабельных винтов и собственных, довольно путаных, расчетов. Теперь применение «русоида» в качестве несущего винта представля- представляется крайне нецелесообразным решением, так как он обладает чрез- чрезвычайно низким аэродинамическим КПД. Его формы обусловливают большую массу при малом диаметре. Довольно скептически отнеслись к формам «русоида» некоторые специалисты-воздухоплаватели, в том числе Е.С. Федоров и A.M. Кованько. Но в то время ясных представ- представлений о целесообразной форме несущего винта еще не существовало, и поэтому результаты сделанных Кузьминским расчетов целесообраз- целесообразной формы винта на основании им самим полученных зависимостей вызвали у многих оппонентов Кузьминского благожелательное отно- отношение. Изобретатель представил ИРТО план экспериментальных исследо- исследований подъемной силы, развиваемой его «русоидом». Воздухоплава- Воздухоплавательный отдел ассигновал на это 300 рублей. Однако, как указано в отчете о деятельности отдела за 1893 год, «по независящим обстоя- обстоятельствам сначала помещение, а впоследствии и необходимые* для опытов приборы не могли быть своевременно предоставлены в распо- распоряжение П.Д. Кузьминского, почему ассигнованные средства были об- 32
Рис. 10. Модель несущего винта *русоида» Л.Д.Кузьминского A890 г.) 2-355
ращены на постройку двигателя, необходимого для подобного рода опытов. Построен один элемент двигателя системы П.Д. Кузьминско- Кузьминского*.. При испытании под давлением 1*/2 атмосфер двигатель дал 8000 оборотов в минуту.,,.». Этот газопаротурбинный двигатель был сконструирован самим П.Д. Кузьминским и относился вместе с «русо- идалышм» несущим винтом к характерным особенностям «русолета». Сохранилось описание этого двигателя: «1. В горне из весьма огне- огнеупорного, прочного и дурнопроводящего теплоту материала происхо- происходит непрерывное сгорание какого-нибудь тела, преимущественно уг- углеводородов, под давлением, более или менее близким к давлению внутри газопроизводителя (газопаророда). 2. Полученные продукты горения смешиваются с парами жидкости, протекающей (в направле- направлении, противоположном потоку продуктов горения) по спиральным, весьма длинным и малого диаметра, трубам, составляющим стенки каналов, служащих продолжением горна. 3. Смесь продуктов горения и паров воды вступает в турбинную машину, где теплота превращает- превращается в механическую работу. 4. Из турбинной машины смесь рабочих газов и паров поступает в холодильник. Из холодильника должны вы-* ходить в атмосферу только лишь постоянные газы при сравнитель- сравнительно низкой температуре». Академик А.Н. Крылов, хорошо знавший П.Д. Кузьминского, впоследствии по памяти воспроизвел схемы, «га- «газопаророда» и турбины (рис. 11) изобретателя и описал способ их вода - газы к турбине неподвижный диск OOOOOOOOOOOQOOOOOO оооооооооооооооооо оооооооооооооооооо —_^ГГ_Г^|1 Пламя керосин оооооооооооооооооооооо оооооооооооооооооооооо ооооооооо ооооооооооооо *—Газы Вращающийся диск Рис. 11. Изображение АЛ.Крыловым «газопаророда» и турбины П.Д.Кузьминского действия: «...в газопаророде происходило горение керосина в замкну- замкнутой камере, куда поступал и образовывался пар, который вместе с продуктами горения шел в турбину. Керосин и воздух подавались в 34
камеру под давлением свыше 10 атмосфер. Давление в камере 10 ат- атмосфер* В камере происходило как горение, так и парообразование, и смесь пара и продуктов горения и давала "рабочие газы", Турбина со- состояла из кожуха, в котором находились два диска с лопатками, вы- выступающими или, лучше сказать, нарезанными по концентрическим кольцам на плоском основании каждого диска, так сказать, елочкой в разные стороны* Газы подводились к центру через неподвижный диск и, растекаясь по окружности, действовали на лопатки подвижного диска (лопатки неподвижного служили направляющими) и сообщали ему вра- вращение. Турбина могла давать и задний ход, для этого обращали на- направление тока газов, заставляя рабочие газы поступать у окружно- окружности и уходить у центра». В январе 1893 г. П.Д. Кузьминский о своих планах постройки «ру- солета» сообщил сначала на заседании Воздухоплавательного отдела ИРТО в докладе «О замене привязного аэростата и змея привязанным геликоптером», а затем в декабре в прениях по докладу Д.К. Чернова. По совету членов отдела изобретатель обратился 4 декабря 1893 г. с предложением о постройке «русолета» к военному министру России П.С. Ванновскому. Он обещал поднять на «русолете» наблюдателя и прожектор на высоту до 200 метров и указал, что «при этом вес обоза будет от трех до четырех раз меньше против того, как это имеется ныне при употреблении привязных аэростатов для военных целей». Кузьминский предлагал сначала построить и испытать вертолет, а за- затем переделать его в свободный. Для этого он просил ассигнования 10 000 рублей и разрешения строить на Трубочно-инструментальном заводе Артиллерийского ведомства, обеспечивающем большую точ- точность и секретность изготовления. Предложение П.Д. Кузьминского обсуждалось на заседании Коми- Комитета ГИУ, ще было высказано следующее опасение: «...русоидальный винт может быть весьма полезен для движения корабля, но польза его для воздухоплавания находится под сомнением, так как на основании опытов Лилиенталя и Ланглея для воздухоплавания более применимы двигатели (движители. — В.М.) малой скорости, чем большой, точно так же для работы в среде воздушной упругой были бы более пригод- пригодны упругие двигатели (движители. — В.М.), чем твердые». Комитет пришел к заключению, что «предложение г. Кузьминского в настоящем его виде не может быть принято для целей военного ведомства». Однако благодаря поддержке членов Комитета, известных энтузиастов воздухо- воздухоплавания и авиации полковника М.М. Поморцева и штабс-капитана A.M. Кованько, было сочтено полезным «оказать содействие г. Кузьмин- Кузьминскому для производства опытов с непременным условием участия в них офицера от Учебного воздухоплавательного парка». В соответствии с таким решением П.Д. Кузьминский прислал в марте 1894 г. ГИУ новое письмо с планом работ по постройке «русо- «русолета»: 35
«1. Построить 1 русоидальный движитель из алюминия и алюми- алюминиевой бронзы диаметром 2,5 м. 2. Определить величину подъемной силы в зависимости от работы, затраченной на его вращение. Для этого нужен электродвигатель, ди- * намометр. 3. Ежели результат опытов покажет, что испытанный русоидаль- русоидальный движитель в состоянии дать не менее 40 кг подъемной силы на работы одной паровой лошади, затраченной на вращение этого дви- движителя, то придется 4. сей час же построить другой такой же движитель и колесный постамент, напоминающий своим видом трехколесный велосипед. На данном постаменте из двух таких движителей образовать нечто подобное тому, что названо мною «крыльчатым аэропланом». Т.о. через год получите летающий винт с человеком. Снаряд, заменяю- заменяющий не только привязной аэростат, но даже и управляемый аэро- аэростат». Проведенные в ГИУ бухгалтерские расчеты показали, что для по- постройки на Трубочно-инструментальном заводе одного «русовда» по- потребуется 500 рублей и столько же на оборудование испытательного стенда. Поэтому начальник Комитета ГИУ генерал М.М. Боресков распорядился выделить Кузьминскому 1000 рублей для постройки винта и производства с ним опытов в Учебном воздухоплавательном парке. От прочих же расходов он предпочел воздержаться до получе- получения результатов предварительных испытаний. Благородный, принципиальный, бескорыстный энтузиаст, одержи- одержимый своей работой, П.Д. Кузьминский имел множество друзей и по- покровителей. Они не только способствовали получению изобретателем финансовой поддержки из различных источников, но и предоставляли ему возможность строить на возглавляемых ими предприятиях. Важ- Важную роль в творчестве Кузьминского играл директор Балтийского су- судостроительного завода М.И. Казн, который считал разрабатывающи- разрабатывающиеся изобретателем винт и двигатель перспективными для применения на морских судах. Он принял находившегося в отставке Кузьминского к себе на завод библиотекарем и дал ему возможность производить необходимые опыты. Предполагалось, что винт и двигатель Кузьмин- Кузьминского будут опробованы не только на вертолете, но и на скоростном катере. Крупнейший специалист по теории корабля А.Н. Крылов предсказывал успех применения «русовда» в качестве корабельного винта. Военно-морское ведомство по ходатайству адмирала Н.Н. Ли- мена оказало изобретателю финансовую поддержку. Однако в 1896 г. М.И. Кази скончался, и П.Д. Кузьминскому при- пришлось покинуть Балтийский завод. Возможность для продолжения по- постройки «газопаророда», турбины и «русовда» предоставил в 1897 г.* директор Патронного завода генерал Гахович, товарищ Кузьминского еще по кадетскому корпусу. 36
Сначала П.Д. Кузьминский завершил постройку своего газопаро- газопаротурбинного двигателя. В изданном в 1904 г. «Очерке деятельности воздухоплавательного отдела ИРТО» указывалось, что двигатель «за- «занимает место менее одного кубического метра, при двадцатикратном расширении газов и паров дает около 25 паровых лошадей. Вес его в полном составе около 250 килограммов, что составит около 10 кг на силу. Этот экземпляр построен главным образом из меди и фосфори- фосфористой бронзы. В построенной турбинной машине можно иметь и пере- передний, и задний ходы. Наибольшая степень расширения газов и паров молсет быть легко доведена до 480*. По свидетельству А.Н. Крылова, «размеры газопаророда были примерно: наружный кожух — длина около 1 м, диаметр около 30 см; внутренняя камера — диаметр около 20 см, длина около 80 см; он был закончен постройкой и подвергался испытаниям, причем продукты отводились или через детандер в ат- атмосферу, или в бак с водой. Кузьминский имел большие затруднения с регулированием температуры горения и вообще температуры внутри камеры, постоянно что-нибудь плавилось или прогорало, хотя дела- делалось из самых огнеупорных материалов, диск С, в который пламя ударяло, чуть ли даже не из вольфрама». Про разрабатывающуюся П.Д. Кузьминским турбину известно, что она была почти закончена, но испытать ее так и не удалось, так как сперва умер мастер инструментального отдела Патронного завода Шмидт, который делал ее своими руками, а затем умер и сам изобре- изобретатель. Умер П.Д. Кузьминский 4 апреля 1900 г. от разрыва аорты. Не- Несмотря на то что жил изобретатель только на пенсию в 41 рубль в ме- месяц, он занимался благотворительностью. Поэтому, по свидетельству А.Н. Крылова, Кузьминского в могилу провожали «тысячи человек, более бедных, нежели он». За три дня до смерти изобретатель передал в Опытовый бассейн для испытаний модель «русоида». Это все имеющиеся сведения о разработке П.Д. Кузьминским вер- вертолета «русолета». В документах ИРТО, ГИУ и Воздухоплавательного парка нет никаких упоминаний об испытаниях там винта Кузьмин- Кузьминского. В упомянутом уже «Очерке деятельности Воздухоплавательного отдела ИРТО» отмечалось, что «П.Д. Кузьминским была предложена в качестве пропеллера, или геликоптера, особая геликоидальная по- поверхность, которую он назвал русоидом; из теоретических соображе- соображений он предполагал, что она должна дать значительно лучшие ре- результаты, чем обыкновенные винты; смерть прервала его исследова- исследования и не дала ему возможности подтвердить свои взгляды опытным путем». Судя по тому что испытательное оборудование для опытов с несу- несущими винтами (монометр и динамометр), созданное Кузьминским, демонстрировалось в 1900 г. на Всемирной выставке в Париже от имени ИРТО, оно так и не было передано изобретателем в Учебный 37
воздухоплавательный парк. По свидетельству академика А.Н. Крыло- Крылова, испытательное оборудование Кузьминского в советское время ока- оказалось в музее Лениградского кораблестроительного института. При- Приведенные факты позволяют сделать предположение, что последние го- годы жизни П.Д. Кузьминский занимался преимущественно постройкой своего двигателя, а не испытаниями винта. По-видимому, подобно то- тому, как он поступил в 1893 г., изобретатель использовал полученные им средства только на постройку двигателя. С середины последнего десятилетия XIX в. стали известны многочисленные отечественные и зарубежные исследования наиболее выгодной формы несущего винта. Их результаты не соответствовали полученным ранее аналитически Кузьминским, и это, возможно, послужило причиной охлаждения изобретателя к разработанному им «русондальному движителю». К тому времени стало очевидным, что формы «русоида» не пригодны для авиации. Поэтому изобретатель предпочел испытывать свой винт в качестве корабельного, где А.Н, Крыловым ему был предсказан ус- успех. Интересным в творчестве П.Д. Кузьминского является также опре- определение схемы разрабатываемого им «русолета». Из приведенных вы- выше документов очевидно, что изобретатель планировал установить на свой вертолет два винта, но их расположение неизвестно. По предпо- предположению В.Б. Шаврова, эти винты могли бы быть либо оба несущи- несущими, либо один несущим, а другой пропеллером. Для решения этого вопроса приведем еще несколько документов. Во-первых, это замеча- замечания Кузьминского в прениях по докладу Д.К. Чернова в 1893 г., кото- который доказывал необходимость использования на вертолете специаль- специального пропеллера для обеспечения поступательного перемещения. П.Д. Кузьминский возразил ему следующим образом: «...этого двига- двигателя (движителя. — В,М.) совсем не нужно, чему наглядным доказа- доказательством может служить самодвижущаяся двухвинтовая подводная мина с двумя параллельными валами винтов, вращающихся в проти- противоположные стороны и дающими всегда силу, не равную нулю и про- производящую в ту или другую сторону продольный крен мины, смотря по направлению вращения винтов». Стало быть, установку специаль- специального средства пропульсии изобретатель отвергал, считая, что поступа- поступательно перемещаться вертолет может с помощью несущих винтов. К тому времени уже стала очевидной необходимость парирования реак- реактивных моментов несущих винтов. Наиболее просто этого можно было достичь установкой четного числа несущих винтов с противополож- противоположным направлением вращения. Из возможных вариантов установки двух несущих винтов было известно два: соосно или рядом в одной плоскости. Казалось бы, из аналогии с «самодвижущейся подводной миной» следует соосное расположение винтов, как это принято обыч- обычно на торпедах. Однако в 1893 г. торпеды Строились с винтами, распо- расположенными как соосно, так и рядом «с двумя параллельными валами 38
винтов». Во-вторых, в том же 1893 г. П.Д. Кузьминский в прениях по его докладу «О летательной машине Максима» заявил: «При посред- посредстве парных русоидальных движителей, оси вращения которых взаим- взаимно параллельны, вроде того как винты двухвинтовых судов, легко получить совместное активное висение в воздухе с полетом». Кроме того, в пользу поперечного расположения несущих винтов на «русоле- те» Кузьминского говорит и четвертый пункт плана постройки верто- вертолета, представленного в 1894 г. в ГИУ: образовать установкой двух несущих винтоь на трехколесный фюзеляж «нечто подобное тому, что названо мною «крыльчатым аэропланом». Модель «крыльчатого аэроплана», построенная Кузьминским в 1894 г., представляла собой махолет. Заменив боковые крылья несущими винтами, можно полу- получить вертолет поперечной схемы. Описанием разработки П.Д. Кузьминским в 80 — 90 гг. вертолета «русолета» завершается описание первых российских исследований по проблемам винтокрылых летательных аппаратов. Героическая эпопея этого изобретателя явилась самой серьезной попыткой построить в XIX в. вертолет. Несмотря на многочисленные ошибки и недоработ- недоработки (нерациональная форма несущих винтов, сложная конструкция двигателя, неясное объяснение способа получения пропульсивной силы, отсутствие прочностных и аэродинамических расчетов всего ап- аппарата), многолетняя деятельность энтузиаста винтокрылой техники П.Д. Кузьминского вызывает несомненное уважение. Сподвижник и товарищ А.Ф. Можайского, он внес важный вклад в пропаганду авиа- авиации в России. Однако уровень знаний изобретателя, попытки решить сложнейшие проблемы полета, используя несущий винт, были харак- характерны для так называемого периода донаучной деятельности энтузи- энтузиастов авиации. Поэтому, несмотря на то что деятельность Кузьмин- Кузьминского продолжалась и в 90-е гг. XIX в., мы относим его к предшеству- предшествующему периоду истории вертолетостроения, который он достойно за- завершил. 39
ПОПЫТКИ СОЗДАНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ РАСЧЕТА ВЕРТОЛЕТА НА ПЕРЕЛОМЕ ВЕКОВ В последнее Десятилетие XIX в. и первые годы XX в. создатели винтокрылых летательных аппаратов добились значительных успехов, во многом обусловивших скачок в развитии вертолетостроения. Со- Создание паровых двигателей с малым удельным весом и результаты экспериментальных исследований и испытаний летающих моделей по- позволили создать первые летательные аппараты тяжелее воздуха — caL молеты, способные оторваться от земли. 9 октября 1890 г* самолет французского инженера К. Адера совершил небольшой «скачок», а в 1894 г. аналогичного результата добился и англичанин X. Максим. Работы последнего получили всемирную известность и стимулировали усиление общественного интереса к созданию летательных аппаратов тяжелее воздуха. Тому же способствовали и успехи «летающего чело- человека», планериста О. Лилиенталя. К концу XIX в. у энтузиастов ави- авиации появилась уверенность, что мир накануне первого управляемого полета на самолете. Они не ошиблись. 17 декабря 1903 г. братьям У. и О. Райт удалось осуществить на своем «Флайере-1» установившийся полет по прямой, а в следующем году У. Райт выполнил на «Флайе- ре-2» первый полет по кругу. С 1906 г. стали подниматься в воздух самолеты других конструкторов. В последнем десятилетии XIX в. энтузиастам авиации стало оче- очевидно, что наиболее простым типом управляемого летательного аппа- аппарата является самолет, как менее энергоемкий по сравнению с верто- вертолетом и не требующий решения сложнейших проблем аэродинамики и динамики, характерных для винтокрылых летательных аппаратов. Однако несмотря на это, не только увеличивалось число проектов и патентов винтокрылых аппаратов, но и расширились эксперименталь- экспериментальные исследования. Все большее внимание стало уделяться различным проблемам аэродинамики и динамики, развитию принципов проекти- проектирования вертолетов. Началось становление вертолетной науки. Успех самолетостроения стимулировал усиление интереса к проблемам авиа- авиации, косвенно влиял на развитие вертолетостроения. Энтузиасты по- полета посредством несущего винта не теряли надежды догнать авиацию с неподвижным крылом. 40
Краеугольным камнем зарождавшейся науки о вертолетах стали экспериментальные исследования несущих винтов, позволившие нако- накопить изрядный опыт подбора оптимальных параметров, который по- послужил основой для последующих теоретических разработок. Учены- Учеными стали предприниматься попытки создания теоретических основ расчета несущих винтов. Существенно расширились представления о характерных режимах работы несущего винта, в том числе режиме авторотации. В первые годы XX в. появились работы Ш. Ренара, Н.Е. Жуков- Жуковского, Г. Вельнера и других ученых, ставшие основами теории проек- проектирования вертолетов. Возникли основы весового и аэродинамического расчетов винтокрылых летательных аппаратов, методы оптимизации их параметров. Значительно изменилась глубина проработки проектов вертолетов. Они стали сопровождаться энергетическими и аэродина- аэродинамическими расчетами, весовыми сводками, более подробным описани- описанием частей и деталей конструкции и оборудования. В это же время произошла существенная переоценка представлений о динамике поле- та винтокрылых летательных аппаратов. Если раньше вертолет счи- ' тался устойчивым «по самой своей природе», так как его винт рас- рассматривался как точка подвеса, и чем ниже располагался центр тяже- тяжести аппарата, тем устойчивее он считался, то в начале XX в. была признана ошибочность такого мнения. Стала очевидной необходи- необходимость обеспечения вертолета средствами управления, позволяющими осуществлять балансировку сил и моментов, которые действуют отно- относительно всех трех осей, и эффективными не только при поступатель- поступательном движении, но и на режиме висения. При этом конструкторы ис- использовали уже давно известные органы управления, а также разра- разрабатывали новые. Обращалось внимание на рациональное распределе- распределение функций между органами управления. Общий уровень отечественных, работ в области исследований вер- вертолетов в рассматриваемый период соответствовал мировому, а в ряде случаев был существенно выше. Параллельно с уже существовавшей петербургской научной школой авиации начала формироваться мос- московская во главе с Н.Е. Жуковским, вскоре ставшая лидирующей в России. Большое место в ее работах занимала разработка проблем вертолетостроения. Исследования несущих винтов вертолетов входили в программу работы как созданной в 1902 г. Аэродинамической лабо- лаборатории Московского университета, так и образованного в 1904 г. Ку- чинского аэродинамического института. В С.-Петербурге с начала XX в. испытания несущих винтов проводились в организованном в 1890 г. Учебном воздухоплавательном парке. Результаты исследований' публиковались в прессе, освещались в докладах на научных конференциях. Прогресс авиации стимулировал разработку винтокрылых лета- летательных аппаратов по всей России представителями различных соци- s 41
альных слоев: от профессоров и генералов до крестьян и кустарей. Идея вертолета получила широкое признание. Причем, энтузиасты авиации не спешили пока отдать предпочтение самолету. Они, подчас одновременно занимались проблемами летательных аппаратов тяже- тяжелее воздуха обоих типов. Уровень проектов, конечно, был не одина- одинаков, но в, целом представлял собой уже существенный прогресс по сравнению с аналогичными разработками 60 — 80 гг. XIX в. Рассмот- Рассмотрим работы отечественных авторов по исследованию вертолетов начала последнего десятилетия XIX в. — середины первого десятилетия XX в. Е.С. Федоров. Анализ результатов экспериментальных исследова- исследований несущего винта, 1891. 10 декабря 1891 г. роенный инженер, то- товарищ (помощник) председателя Воздухоплавательного отдела ИРТО, автор многих научных работ по теории полета Евгений Степанович Федоров A851 — 1909) выступил с докладом «О ротативных прибо- приборах», имевшим большое научное значение для отечественного верто- летостроения. В предисловии он отметил основную цель доклада: «За последнее время в среде нашего Общества все более и более начинает преобладать мысль, что все наши усилия должны быть направлены на изучение приборов, тяжелейших воздуха. При этом совершенно есте- естественно возникает желание воспользоваться действием винта для полу- получения надлежащей подъемной силы. Для того чтобы идти вперед в этом направлении, необходимо сначала обернуться назад и познако- познакомиться с тем, что уже сделано ранее». Главным, по его мнению, явля- являлось определение наивыгоднейшего угла установки лопастей. Федоров проанализировал результаты опытов М.А. Рыкачева, О. Ли- лиейталя, С. Ленгли и И.О. Ярковского и оценил их следующим обра- образом: «Опыты г. Рыкачева далеко на разрешают поставленного выше вопроса, но тем не менее заслуживают полного нашего внимания как по тщательности их производства, так и в особенности потому, что исследователем впервые был ясно поставлен этот вопрос... Результаты опытов... сильно затемнены тем обстоятельством, что они не приведе- приведены к одной и той же скорости движения». Наивыгоднейший угол по Рыкачеву получался 32,5°, что не соответствовало аэродинамическим представлениям того времени. Кроме того, Федоров рекомендовал ис- испытывать не четырехлопастный винт, как у Рыкачева, а двухлопаст- двухлопастный для уменьшения вредного взаимовлияния лопастей. Далее до- докладчик заметил: «Главная заслуга г. Лилиенталя состоит в том, что он выяснил важное значение вогнутых поверхностей». Наивыгодней- Наивыгоднейший угол установки по Лилиенталю получался 3°. А по результатам исследований американского ученого Ленгли угол должен составлять 2°. Докладчик заметил: «...этот результат чрезвычайно близко совпа- совпадает с выводом нашего уважаемого сочлена г. Джевецкого, что и заставило меня сравнить данные г. Ланглея с данными г. Джевецко- Джевецкого, изложенными в его замечательной книжке "Аэропланы в приро- природе". Хотя подобное совпадение трудно объяснить одной случайностью, 42
^но тем не менее оно не гарантирует правильности данных г. Ланглея, потому что таблицы г. Джевецкого составлены не на основании не- непосредственных опытов, а из формулы г. Дюшмена, выведенной со- совершенно при ином, нежели рассматриваемое, движении. Но совер- совершенно неожиданное для нас сходство результатов мы находим в опы- опытах нашего соотечественника г. Ярковского, производившего их почти одновременно с г. Ланглеем в Москве». Федоров очень высоко оценил опыты Ярковского: «Чрезвычайно хорошо разработанные детали при- приборов, равно как и тщательность производства опытов, невольно под- подкупают в пользу правильности полученных результатов». Проведенный анализ позволил Е.С. Федорову сделать выводы о не- невыгодности несущих винтов с большой скоростью вращения, бесперс- бесперспективности попыток создания вертолетов-мускулолетов и слишком высоком удельном весе существующих двигателей (у > 5 кг/л.с). Он рекомендовал продолжить исследования по выбору оптимальных па- параметров несущего винта, заменив при этом плоские поверхности вог- вогнутыми. После их проведения «останется неисследованною лишь одна область в занимающем нас вопросе, а именно влияние ветра на лета- летательные поверхности». Доклад Е,С, Федорова вызвал заинтересованное обсуждение, в ко- котором наиболее активное участие приняли М.А. Рыкачев, П.Д. Кузь- Кузьминский и А.М, Кованько. Все они поддержали рекомендации и пред- предложения докладчика и призвали при испытаниях несущих винтов как можно тщательнее учитывать реальные условия его работы, в том числе Кованько впервые отметил необходимость учета особенностей работы вертолетного винта в поступательном полете. Доклад Е.С. Фе- Федорова сыграл важную роль в становлении вертолетной эксперимен- экспериментальной аэродинамики. Впоследствии Федоров построил в 1903 г. вто- второй после А.Ф, Можайского отечественный натурный самолет. Б,П, Ламбин. Предложение вертолета, 1891. Библиограф и изо- изобретатель Борис Петрович Ламбин A827 — 1893) в течение несколь- нескольких лет разрабатывал проект дирижабля. Он несколько раз доклады- докладывал о нем в Воздухоплавательном отделе ИРТО, ще в 1891 г. подвергся сильной критике со стороны Е.С. Федорова и С.К. Джевецкого, реко- рекомендовавших строить самолет. В ответ на их замечания Ламбин в том же году представил в ИРТО «Записку о механическом летании», где попытался обосновать большую целесообразность вертолета среди ле- летательных аппаратов тяжелее воздуха. Изобретатель утверждал, что лучшей схемой вертолета является четырехвинтовая, у которой несу- несущие винты располагаются «четырехугольником или квадратом». «Между каждой парой их, — указывал Ламбин, — поместим еще по одному... йропеллеру, оси которых, параллельные между собой, будут лежать в той же горизонтальной плоскости», что и плоскости враще- вращения несущих винтов. Главным достоинством вертолета такой схемы, по его мнению, является то, что «он будет обладать образцовой ус- 43
тойчивостью» по сравнению с самолетом и махолетом. На выбор Б.П. Ламбиным рациональной схемы вертолета повлияли существо* вавшие в то время ошибочные представления о несушем винте как 6 точке подвески, однако приведенные им соображения свидетельствуют о зарождении понимания необходимости тщательной балансировки сил и моментов, действующих на летательный аппарат. С.А. Гроховский. Проект и испытания частей конструкции, 1891. Варшавский инженер-электротехник Станислав Антонович Грохов- Гроховский впервые задумался о возможности использования электрического двигателя для полета в 1872 г., когда во Франции поднялся дири- дирижабль Дюпуи де Лома. Он много лет занимался совершенствованием конструкции электродвигателя, проводил испытания несущего винта большого размера. Впервые в истории российского вертолетостроения Гроховский провел стендовые испытания трансмиссии вертолета. В 1891 г. он представил в Комиссию по применению воздухоплавания... для военных целей «очень детально» проработанный, как это отмечено в официальном отзыве, проект винтокрылого летательного аппарата. Чертежей аппарата не сохранилось, но в журнале заседания Комиссии есть его описание: «Аппарат этот представляет соединение геликоптера с аэропланом. Для удержания аппарата вместе с воздухоплавателем на воздухе и подъема аппарата служат два воздушных винта, каждый из восьми лопастей, вращающихся около вертикальных осей в противо- противоположные стороны. Винты приводятся в движение электрическим двигателем... Два подобных винта предназначены для уравновешива- уравновешивания тяжести в 600 фунтов. (Как видно из изображения стенда для испы- испытаний трансмиссии (рис. 12), приведенного в письме Гроховского, эти несущие винты предполагалось размещать поперечно. — В.М.) Для сохранения горизонтальности прибора в поперечном направле- направлении служат два балансьера — два плоских и гладких веера, прикреп- 1 I Рис. 12. Эскиз стенда С.АГроховского для испытания несущих винтов и трансмиссии A89J г.) ленных на шарнирах к бокам остова прибора. Управление балансьера ми производится рукою воздухоплавателя с помощью особой рукоят ки. Для изменения направления движения прибора, а также для из- изменения наклонения продольной оси прибора служит руль, устройство которого подобно устройству балансьеров. Руль приводится в движе- движение рукою воздухоплавателя с помощью особой рукоятки. 44
Горизонтальное движение прибор получает с помощью двух пар крыльев. Крылья состоят из пластинок с укрепленными на них пруть- прутьями, утончающимися к концу для придания крылу гибкости. Гибкость I их может определиться на практике. На остов крыла туго натянута \сверху толстая, а снизу свободно — тонкая ткань. В верхней и ниж- ткани сделаны прорези в шахматном порядке. Крылья подымают- подымаются с помощью нажимных пружин. Движение крыльев производится рогами воздухоплавателя, опирающегося в особо устроенные педали. Кроме вышеописанных частей, при приборе находятся еще деревян- деревянные ноги для установки прибора на земле и гиря для перемещения центра тяжести прибора. Общий вес прибора 172 фунта. Воздухопла- Воздухоплаватель управляет прибором, лежа под остовом его лицом вниз, опира- опираясь мышками на особые крючья; с^ едняя часть корпуса поддержива- поддерживается ремнем, а ноги упираются в особые педали. Перед подъемом воздухоплаватель ослабляет гайки, прижимающие ноги прибора, помещается мышками на крыльях и затягивает ремень, затем дается умеренный ход машине, приводящий в движение воз- воздушные винты, при увеличении хода машины закладываются пооди- поодиночке ноги в выступы педалей и дается прибору поступательное дви- движение». Все части конструкции, в том числе и двигатель, предполага- предполагались алюминиевыми. Основной отличительной особенностью проекта С.А. Гроховского явилась проработка принципов балансировки и управления. Данный проект является одним из первых в мире, в котором была учтена не- необходимость управления и балансировки силами и моментами относи- относительно всех трех осей, т.е. изобретатель одним из первых отказался от ложного представления о «естественной устойчивости» вертолета. Причем предложенные средства продольно-поперечного управления и балансировки — баласьеры, т.е. машущие крылья, должны были со- сохранить эффективность не только при полете с горизонтальной скоро- скоростью, но и на специфических режимах работы вертолета: висении и вертикальном перемещении. При разработке системы управления ап- аппаратом конструктор пытался учесть физиологические особенности человека. Изобретатель создал несколько проектов своего винтокры- винтокрылого аппарата, отличавшихся конструкцией частей и деталей. Проект С.А. Гроховского был передан на рассмотрение начальнику Учебного воздухоплавательного парка A.M. Кованько, который реко- рекомендовал Комиссии отклонить проект ввиду того, что изобретатель «не дал никаких точных данных для веса прибора, а главное, собира- собираясь приводить аппарат в действие и поднимать его в воздух электри- электрической силой, не дает никаких данных об устройстве нового двигате- двигателя. Так как до сих пор нет такой электромашины, что б поднимала в воздух». Военное ведомство отказало Гроховскому в помощи. О его последующих действиях, к сожалению, ничего не известно. Представ- Представление изобретателя о необходимости балансировки всех сил и момен- 45
тов относительно трех осей, тщательная проработка системы управления в совокупности со стендовыми испытаниями трансмиссии и несущих винтов позволяют оценить исследования С.А. Гроховского как одно из выдающихся событий в истории мирового вертолетостроения XIX в. А. Тржуинский-Ревич. Проект, 1892. В 1892 г. в Департамент торговли и мануфактур обратился с патентной заявкой одессит Антоь Тржуинский-Ревич. Разработке проектов предшествовали испытавди изобретателем несущего винта. Предложенный вертолет-мускулолет названный «Пассе-эн-л'аэр» (рис. 13), должен был иметь 23 несущих винта, причем центральный предусматривался вдвое большим «для сохранения равновесия» (? — В.М.). Малые несущие винты должны были попарно вращаться в противоположных направлениях. Выбор Рис. 13. Проект вертолета «Пассе-эн-л9аэр» АТржуинского-Ревича A892 г.) изобретателем многовинтовой схемы определялся сложностью созда- создания винта большого диаметра. Оси винтов должны были вращаться в «каучуковых» подшипниках. В качестве основного конструкционного материала предполагалось использовать дерево, только лопасти вин- винтов должны были быть металлическими. Спереди и сзади вертолета должно было быть установлено по пропеллеру, снизу — парус-руль, а сверху — раскрывающийся зонт-парашют. Вертолет предназначался для перевозки двух человек и 10 пудов груза. Эксперт Департамента профессор Д. Лачинов, рассмотрев проект, отметил: «При беглом взгляде на чертеж рассмотренного прибора со- совершенно ясно, что человеческой силы едва ли хватит даже на по- беждение одних только вредных сопротивлений в 23 осях механизма». Тржуинскому-Ревичу в выдаче привилегии было отказано. СМ. Кенигсберг. Проект, 1893. В 1893 г. в ГИУ обратился с про- проектом вертолета горный инженер СМ. Кенигсберг. Его «воздухопла- «воздухоплавательная лодка» должна была быть выполнена из алюминия. Фюзе- Фюзеляж делился горизонтальной перегородкой на два этажа: в нижнем помещался «гиростатический двигатель», а верхний предназначался 46
\ для груза и пассажиров. Про устройство «гиростатического» двигателя (говорилось, что оно «основано на законе Паскаля равномерного дав- давления жидкости и представляет вид Сегнерова колеса». Особенностью \проекта Кенигсберга было устройство органов создания подъемной си- сипы: «...через нижнее дно лодки выходят три штанги, на которые наса- кены винты: на крайние двойные (бипланные или соосные? — В.М.), ia среднюю одинарный. Крайние двойные винты предназначаются для уравновешивания лодки в воздухе, средний винт предназначается , \ля восходящих и нисходящих движений». Такое разделение функций *ежду несущими винтами отражало влияние воздухоплавания. Сред- шй одинарный винт должен был как бы выполнять функции балласта й клапана стравливания ка воздушном шаре. Проект СМ. Кенигсбер- Кенигсберга в ГИУ поддержки не получил. «Гиростатический» двигатель был признан неработоспособным. Д*К. Чернов. Испытания несущего винта и проект, 1893. Выдакь щийся русский ученый-металлург Дмитрий Константинович Чернов* A839 — 1921) в начале 80-х гг. заинтересовался проблемой полета и принимал активное участие в работе Воздухоплавательного отдела ИРТО. Был убежденным сторонником «механического летания». Ос- Основываясь на законах механики, ученый теоретически обосновал полу- получение подъемной силы посредством отбрасывания вниз масс воздуха. Рассматривая зависимость между работой двигателя, подъемной силой и скоростью вращения несущего винта, Чернов определил, что «подъ- «подъемная сила возрастает пропорционально квадрату скорости, а работа — пропорционально кубу скорости». Ученый также обратил внимание на увеличивающее подъемную силу разрежение воздуха над несущей по- поверхностью. Много внимания уделял Д.К. Чернов исследованию поле- полета лтиц, стремясь использовать опыт природы при проектировании летательных аппаратов. Это, по-видимому, привело его к важному выводу о целесообразности придания несущим поверхностям вогнутой «параболической» формы. х Для проверки своих теоретических выводов Д.К. Чернов провел с конца 1888 г. серию опытов с несущим винтом, результаты которых изложил в 1893 г. в докладе «О наступлении возможности механиче- механического воздухоплавания без помощи баллона». Он, подобно Рыкачеву, устанавливал приводимый во вращение пружиной винт на весах и ис- исследовал его характеристики (рис. 14). Было проведено более 200 из- измерений при разных формах лопастей и частоте вращения винтов. Лопасти, имевшие современную прямоугольную форму с большим уд- удлинением (рис. 15), изготавливались из кровельного железа, «выгиб по параболе делался • вручную по вычерченным заранее шаблонам... В некоторых работах по истории авиации ему ошибочно приписывают проект ♦Воздухоплавателя», принадлежавший на самом деле П.Д. Чернову. 47
Рис. 14'. Эскиз стенда Д.КЧернова для испытания несущих винтов A888 г.) 200* отъ i -л 4. > 4 около 50mui \ отъ 340до 385 — --260 1 385--- a, - отъ Z5oo Ь - отъ 45 $o Рис. 15. Эскизы несущих винтов Ц.КЛернова Передние ребра пластинок заострялись». Результаты испытаний рас- расходились с аналитическими расчетами. Чернов объяснил это недоуче- недоучетом некоторых неизвестных пока особенностей обтекания поверхно- поверхности, в том числе возможности вихреобразования на верхней части по- поверхности при больших углах ее установки. Кроме того, ученый отме- отметил ряд погрешностей опытов, связанных с неточностью оборудова- оборудования, экранированием индуктивного потока и т.п. В результате Чернов сделал довольно самокритичное замечание: «Очевидно, что опыты при подобных обстоятельствах не могут иметь научного значения. Тем не менее эти опыты чрезвычайно важны в том отношении, что вполне 48
Укрепляет почву, на которой мы поставили вопрос о возможности ме- канического воздухоплавания без помощи баллона». Далее ученый Ьтметил: «Было бы безрассудно теперь же прямо проектировать лета- летательную машину Необходим целый ряд опытов... Следует ли стре- стремиться к большим размерам элементов с малыми скоростями или к лелким с возможно большими скоростями... Одним словом, необходи- ко путем опыта выработать все детали свободной машины Я лич- i о не остановился бы перед расходами в 4 — 5 тысяч рублей, если бы вздел возможность обойтись этой суммой, на самом деле опыты долж- h л стоить значительно дороже». Для начала Чернов рекомендовал по- роить привязной вертолет с электродвигателем, ток к которому пе- давался бы по приводу с земли. Кроме того, Д.К. Чернов рассмотрел наиболее рациональную, по | мнению, схему летательного аппарата. Вначале он предложил с ематические проекты самолета с разрезным крылом и вертолета со- осной схемы (рис. 16). Касаясь проблемы выбора схемы вертолета, уТеный подчеркнул важность уравновешивания реактивного момента ёсущего винта, что он предполагал достигать установкой пары таких >ащающихся в противоположные стороны винтов: «...расположение Рис. 16. Соосная схема вертолета Д.КЧернова Рис. 17. Продольная схема вертолета Д.КЧернова осей вращения может быть изменяемо по желанию, лишь бы они вра- вращались в противоположные стороны. Что касается поступательного движения, то оно получается легко, если ось вращения штанги (ось вала несущего винта. — В.М.) может наклоняться», — отмечал Чер- Чернов далее и рассмотрел при этом схему не только с соосным располо- расположением двух несущих винтов, но и продольным (рис. 17). Однако на этом при выборе рациональной схемы Д.К. Чернов не остановился. Далее он пишет: «Как практична и удобна выработанная нами перво- первоначальная система (эскиз вертолета соосной схемы. — В.М.) для вер- вертикального подъема в спокойном воздухе и как она неудобна для по- 49
ступательного движения (которое мы тогда временнох достигали на-/ клонением осей), так, с другой стороны, комбинация (эскиз самолета, —1 В.М.) уже вовсе непрактична в применении к подъему в спокойном воздухе. Очевидно, надо искать исхода в чем-либо среднем между тем и другим». Такой «исход» ученый видел в вертолете двухвинтовой по/ перечной схемы с толкающим пропеллером (рис, 18), Выбор попереч- поперечной схемы как компромисса между вертолетом соосной схемы и само • летом был характерен для работ многих конструкторов раннего пери- периода вертолетостроения. Кроме того, Чернов считал, что именно попе- С ■■< А Рис. 18. Поперечная схема вертолета Д./СЧернова речная схема с отдельным пропеллером позволяет достичь максималь- максимального сходства с работой крыла птицы: «...ввиду расчленения функций крыла птицы на поступательную двигательную работу и на верти- вертикальную поддерживающую, я... разделил эти функции на отдельные вертикальные подъемные движители и на горизонтальный движитель для поступательного движения...». В заключение ученый заметил: «Практика должна выработать: сколько пар систем С (пар несущих винтов. — В.М.) и сколько движителей В (пропеллеров. — В.М.) сле- следует установить и как их лучше расположить; какую форму придать корпусу груза М (фюзеляжу. — В.М.), заключающему в себе двига- двигатели и т.п.». Доклад Д.К. Чернова «О наступлении возможности ме- механического воздухоплавания без помощи баллона» был, по сути де- 50
\ла, первой отечественной работой по выбору рациональной схемы винтокрылого летательного аппарата. Доклад Д.К. Чернова обсуждался на заседании ИРТО, в котором Ьриняли участие такие «столпы» Петербургской школы авиации, как t.C. Федоров, М.А. Рыкачев, Н.Л. Кирпичев, П.Д. Кузьминский и [М. Кованько. Старейшина отечественных исследований по несущим ам М.А. Рыкачев заявил: «Если ...автору и не удалось решить ве- звой вопрос, над которым трудились величайшие умы прошлого и внешнего столетия, то все же он бросает новый взгляд, который мо- Лет подвинуть вопрос к его решению, — и это уже большая заслуга. шыты, произведенные автором, также могут служить полезным ука- указанием для дальнейших исследований в этом направлении»,, Рыкачев, 1к и другие выступившие, призвал продолжить данные исследования с использованием несущего винта. A.M. Кованько, будучи сторонни- сторонникам самолета, все же поддержал идею Чернова о первоначальной по- постройке привязного вертолета с «генератором силы на земле», а затем ухе оснащении вертолета полноценным двигателем и превращении его в «свободный». Жуковский прислал из Москвы Председателю Воз- Воздухоплавательного отдела ИРТО письмо, в котором сообщил следую- следующее: «Относительно работы Д.К. Чернова могу сказать, что основная идея его совершенно верна и совпадает с современными воззрениями на полет тел, более тяжелых, нежели воздух... Анализ Д.К. Чернова при- приближенный и местами имеет неточности, но тем не менее нельзя не удивляться остроумию автора, который, пользуясь таким небольшим ма- математическим орудием, обнаружил самую суть задачи о летании». Д.К. Чернов попытался переговорить с руководством ряда петер- петербургских заводов о возможности постройки вертолета, однако никого заинтересовать этой идеей не смог. Л. Д'Андре. Проект и макет, 1895. Инженер-механик, уроженец Риги, Л. Д'Андре был принят на службу в ГИУ в 1883 г., имел ряд изобретений и усовершенствований в области воздухоплавания и мор- морского дела, принимал участие в работе ИРТО. Особенно много внима- внимания уделял изобретатель созданию легкого пневматического двигате- двигателя, в котором вместо сжатого воздуха должна была применяться за- закись азота. Этот двигатель он предполагал использовать на разраба- разрабатываемом в течение многих лет дирижабле. Однако прогресс авиации изменил планы Д'Андре. В 1895 г. он разработал и представил в ГИУ проект (рис. 19) и модель вертолета. Судя по наличию многих общих деталей, этот проект представлял собой как бы переработанный про- проект предшествовавшего дирижабля, у которого баллон был заменен на соосные несущие винты диаметром 32 фута (9,7 м) и лопасти винтов имели форму «полушаровых чашек» диаметром 4 фута A,2 м). Раз- Развиваемую ими подъемную силу изобретатель оценивал в 900 фунтов C69 кг). Спереди предусматривались такие же по конструкции соос- соосные пропеллеры. Интересной особенностью проекта была замена при- 51
to О 1 % 3 Ч 5 6 7 8 9 Ю Рис. 19. Проект вертолета Л./ГЛндре A895 г.)
вычного заднего руля поворота на рулевой винт. Крыло на вертолете предназначалось для создания дополнительной подъемной силы при вижении вперед и обеспечения аварийной посадки. Пневматический двигатель — коловратная машина мощностью 4 л.с. — должен был при- юдиться аммиаком или жидкой углекислотой, перевозимыми в трех >аллонах-ретортах. При использовании вертолета в качестве привяз- юго аммиак должен был подаваться по резиновым трубам с земли. Трансмиссия — «силопереносный аппарат» — была тщательно прора- отана. Изобретатель предвидел, что «в начале поднятия требуется олная сила, после чего сила мотора переходит на двигательные рылья» (пропеллеры. — В.М.). В качестве конструкционных матери- материалов предполагалось использовать алюминий и полотно. К чертежам была приложена прикидочная весовая сводка: Вес аппарата Действующий мотор 80 фунтов Две пары двойных воздушных крыльев 80 фунтов Улиткообразный пропеллер для управления 25 фунтов Нижняя часть и станок 60 фунтов Полетная плоскость-парашют 30 фунтов Воздушные реторты из бумаги и материи 60 фунтов Человек 140 фунтов 475 фунтов « 195 кг Предложение Л. Д'Андре было первым в России основательно про- проработанным проектом вертолета соосной схемы. Проект и макет рас- рассматривал A.M. Кованько, отметивший, что «расчет весов и получае- получаемых эффектов... гадательны и ни на чем не основаны. Модель вполне примитивна и не дает возможности судить об успешности дейстия большого аппарата». Л. Д'Андре в поддержке было отказано. В.П. Коновалов. Проект, 1895. Мастер Сестрорецкого оружейного завода Василий Коновалов заинтересовался авиацией в конце 80-х гг. и е сентябре 1895 г. представил Военному министру тщательно разра- разработанный проект «Аэроплана» (рис. 20). Это был первый в России ос- основательно проработанный проект вертолета двухвинтовой продоль- продольной схемы. Помимо прекрасно сделанного в масштабе 1:24 чертежа общего вида и компоновки конструктором была подготовлена и дета- деталировка вертолета. Из пояснительной записки Коновалова видно, что он обладал достаточно высокими техническими знаниями и был в курсе современных исследований по авиации. Например, при расчете подъемной силы своего «Аэроплана» конструктор опирался на резуль- результаты исследований С. Ленгли. Несущие винты вертолета должны бы- были иметь по три лопасти и приводиться каждый от собственного дви- двигателя внутреннего сгорания. Два двигателя устанавливались для то- 53
го, «чтобы система имела устойчивость». Отказ одного двигателя не нарушал балансировку вертолета, так как несущие винты предполагав Рис. 20. Проект вертолета В,П.Коновалова A895 г.) лось соединить синхронизирующим приводным ремнем — стальной лентой. Анализируя предложенную Коноваловым конструкцию, мож- можно уверенно сказать, что при ее создании конструктор пользовался принципом достижения минимального веса при максимальной жест- жесткости и прочности. Конструкцию перспективных и легких двигателей внутреннего сгора- сгорания мощностью по 18,5 л.с, выходной частотой вращения 240 об/мин, ходом поршней 405 мм и диаметром цилиндров 177,5 мм В.П. Коно- Коновалов разрабатывал самостоятельно. Оба двигателя должны были иметь снизу поворотные выхлопы, посредством которых предполага- предполагалось получить пропульсивную силу и обеспечить путевое управление вертолетом. Регулирование подъемной силы обеспечивалось измене- изменением частоты вращения двигателей. В соответствии с существовавшими в то время предположениями о том, что индуктивный поток от винта не только распространяется по 54
Ьси вниз, но и «разбрасывается» в стороны, предусматривалось разме- разместить над несущими винтами «Аэроплана» зонтикоподобные каучуковые «кольцевые тенты» с площадью поверхности по 100 футов2 (9,3 м*). Эти тСнты должны были «улавливать и утилизировать разбрасываемую» часть индуктивного потока. Кроме того, «на всякий случай» между несущими винтами предусматривалась установка дополнительной по- поверхности — «предохранительного паруса» с площадью поверхности 324 фута2 C0,1 м2). Посередине вертолета должны были размещаться топливный и маслобак, а внизу — гондола экипажа. Оснозной конст- конструкционный материал — сталь. Из нее предполагалось изготавливать трубы, являющиеся силовой частью конструкции, и обтягивающую их сетку, местами покрытую каучуком. Проект сопровождала весовая сводка: Собранный мотор Винтовое колесо (несущий винт. Обнимающее кольцо с сеткой (с тентом». — В.М.) — В.М.) «кольцевым Удвоить Перекрестная лента (синхронизирующий ремень. — В.М.) Посуда с маслом и бензином для Запасной парус Центральный тент Весь корпус 3-х часов полета 241 102 58 401 ф — 802 ф 6 65 7 30 154 Вес готового к полету аэроплана 1064 ф с запасом энер- энергии на 3 часа Вес двух пассажиров 360 Запасной вес 100 Итак, общий груз t 1524 ф - 38 пуд. 04 ф F08 кг) Проект В.П. Коновалова, рассмотренный в Военном ведомстве, получил высокую оценку: «Прибор остроумен, видно, что автор имеет практичный взгляд на дело». Однако отсутствие подробного весового расчета вызвало сомнения в приведенной весовой сводке. Сомнение вызвала и возможность создания спроектированных Коноваловым лег- легких двигателей (у- 5,2 кг/л.с). Скорость полета, получаемая за счет выхлопа газов из двигателей, оценивалась меньшей, чем необходимая даже для преодоления встречного ветра. Центральный тент создавал бы 55
большое сопротивление при вертикальном подъеме и т.д. Учитывая отме- отмеченные недостатки проекта, Военное ведомство решило воздержаться от оказания помощи В.П. Коновалову. Столь же неудачным было последую- последующее сообщение изобретателя к министру путей сообщения. Изобретатель не прекращал интересоваться проблемами авиации,, но известность по- получил больше как создатель автоматической винтовки. В,В, Котов. Авторотирующий винт, 1895. Чиновник Министерства финансов Виктор Викторович Котов (? — 1898) заинтересовался в 90-е гг. XIX в* проблемой полета на летательных аппаратах тяжелее воздуха, построил ряд моделей планеров, которые продемонстрировал в феврале 1895 г. Д.И. Менделееву. Получий одобрение экспериментов, Котов выступил с докладом на заседании Воздухоплавательного отдела ИРТО. Кроме того, изобретатель обратился в военное ведомство с пред- предложением использовать разработанные им «самолеты-аэропланы» в во- военных целях в качестве воздушных торпед для нанесения ударов по вра- вражеским «лагерям, судам, атакующим колоннам и проч.», а также для освещения местности. Свои летающие модели изобретатель рассматри- рассматривал как прообразы будущих натурных летательных аппаратов, оснащен- оснащенных «той или другой формы экипажем для аэронавтов». Среди нескольких десятков моделей «самолетов-аэропланов» раз- разнообразной формы В.В. Котовым демонстрировался и авторотирую- авторотирующий двухлопастный винт (рис. 21). Это изобретение Котова осталось незамеченным, хотя оно является прообразом появившихся впоследст- впоследствии планеров-автожиров и пред- предшествует работам, посвященным исследованию эффекта авторота- ции. По свидетельству очевидцев, модели «падали замечательно плавно и вполне устойчиво». На В '' i| заседании Воздухоплавательного / * . отдела ИРТО в 1896 г. было при- /* нято решение оказать изобретате- 4.'у' лю поддержку с целью постройки и испытания планеров увеличен- увеличенных размеров, способных подни- поднимать человека, но В.В. Котов не успел воспользоваться поддерж- поддержкой. В 1898 г. он умер.. С.С. Неждановский. Проекты, 1894—1896. Среди ранних работ отечественных авторов в области вертолетостроения заметное место занимают исследования сподвижника Н.Е. Жуковского Сергея Сергеевича Неждановского A850 — 1940). Осо- Особенно важное значение они имели с точки зрения выработки наибо- наиболее рациональной схемы вертолета. Начав в 1894 г. исследования по вертолетам с постройки и испытаний летающих моделей, Нежданов- 56
ский рассматривал аппарат двухвинтовой поперечной схемы с двига- ^ телем внутреннего сгорания (рис. 22,а). Несущие винты диаметром пять метров должны были иметь небольшое перекрытие. Относитель- Относительно способа управления этим вертолетам ученый отметил: «Изменение наклонения осей или винтов невозможно иначе как весьма медленно. Можно оси навсегда поставить в вертикальное положение, поступа- поступательное же движение и поворот производить рулями, подвешенными. Когда нужно будет двигаться по вертикали, тогда руль оставить в ви- висячем положении — черт. 1. Когда нужно будет лететь вперед, тогда тя- тянуть нижний край руля назад — черт. 2. Когда нужно будет повернуть- повернуться, тогда один руль тянуть вперед, другой назад — черт. 3. Паруса под винтами геликоптера нужно поставить так, чтобы равновесие от враще- вращения их не нарушалось — черт. 4» (рис. 22,6). В дальнейшем, в 1895 г. изобретатель пришел к выводу, что «геликоптер можно сделать с тур- турбинами, каждый винт в то же время — Сегнерово колесо, работающее продуктами горения», т.е. предложил вертолет с концевым реактив- реактивным приводом несущих винтов. Неоспоримый приоритет принадлежит С.С. Неждановскому в разработке и предложении прямоточных воз- воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) для установки на концах ло- лопастей несущего винта. В дальнейшем, «чтобы вращение горелки меньше тормозилось отверстием для притока холодного воздуха» (т.е. воздухозаборником ПВРД. — В.М.), ученый первым.в мире разрабо- разработал реактивный компрессорный привод с дожиганием на концах лопа- лопастей. Неждановский правильно оценил повышенный расход топлива при использовании реактивного привода: «...в 4 раза больше, чем в обыкновенных двигателях».' Он предвидел возможность нарушения работы ПВРД в случае попадания в него выхлопных газов другого двигателя, а также нестабильность процесса горения в ПВРД из-за неравномерностей подачи воздуха при полете с поступательной скоро- скоростью. v ^ После разработки проекта двухвинтового вертолета поперечной схемы с ПВРД на лопастях (рис. 22,в) С.С. Неждановский 1 марта 1895 г. пришел к выводу, что при таком приводе несущий винт «мо- «может быть один, в двух нет необходимости», и в дальнейшем работал только над одновинтовым вертолетом. Ученый первым в мире отме- отметил необходимость балансировки момента трения вала несущего вин- винта в опорах крепления при реактивном приводе. Первоначально Не- Неждановский предполагал обеспечивать путевое управление и баланси- балансировку установленным сбоку фюзеляжа рулевым («побочным») вин- винтом, выполняющим также функции пропеллера (рис. 22,г). Кроме то- того, предполагалось изменять момент трения вала несущего винта в опорах крепления или обеспечивать дополнительный механический привод несущего винта. В дальнейшем ученый разработал схему с Двумя боковыми рулевыми винтами-пропеллерами (рис. 22,3), из ко- которых «один приводят в движение от главного винта, другой — от му- 57
1 1^ 11 iff i ■ ] ■7 хЖ / ■щ <ир 4* г) а) в) ' Д) [ /9 ж) J т е) Рис. 22. Эскизы С.С.Неждановского A894 — 1895 гг.) скулов. Изменяя работу мускулов, можно делать повороты без руля. Эта система тем хороша, что: 1) высота машины может быть неболь- небольшая; 2) равновесие не будет нарушаться работой поступательных винтов. Особый винт выгоден. Когда будет поступательная скорость от 58
побочного винта, тогда вращение будет им уничтожаться». Затем Не- ждановский рассмотрел схему с одним боковым рулевым винтом-про- винтом-пропеллером и управляемой поверхностью в индуктивном потоке несу- несущего винта, потом с двумя такими же рулевыми винтами и поверхно- поверхностью (рис. 22,е). В конце концов ученый 3 марта 1895 г. пришел к выводу: «Можно обойтись без побочных винтов. Поступательное дви- движение производить от главного винта парусом... Вращение станка от вращения винта можно не допускать посредством паруса или руля, наклонно помещенного под винтом вдоль одного радиуса его, или дву- двумя парусами, помещенными под двумя половинами одного диаметра винта, перпендикулярно к направлению поступательного движения; наклон парусов неодинаковый для того, чтобы было поступательное движение; наклон каждого паруса можно изменить произвольно сооб- сообразно с направлением и быстротою полета». Таким образом, С.С. Не- ждановский, рассмотрев различные схемы путевой балансировки и уп- управления одновинтовым вертолетом с реактивным приводом, пришел к выводу о наибольшей целесообразности схемы с поверхностями в индук- индуктивном потоке — «парусами». Такая схема (рис. 22,ж), по его мнению, позволяла «не допускать вращения станка, производить поступательное движение и повороты посредством парусов... без хвоста и всяких меха- механизмов или приводов». Приоритет в разработке всех схем принадлежит ученому. Необходимо отметить еще один интересный факт. Помимо разработки схем в 1895 г. Неждановский предложил широко применяе- применяемое в настоящее время упругое крепление винта: «Ось геликоптера в подшипниках, к которым станок прикреплен посредством пружин так, чтобы колебания оси подшипников не передавались станку». В начале 1896 г. С.С. Неждановский пришел к выводу, что «аэроп- «аэроплан с реактивным винтом (реактивным приводом винта. — В.М.) выгод- выгоднее геликоптера», и прекратил разработку вертолета. Интерес к верто- вертолету возник у ученого снова только в 1906 — 1909 гг., но тоща он уже рассматривал обычную схему с двумя несущими винтами и меха- механическим приводом. Предложения С.С. Неждановского в 1894—1896 гг. были единственными в своем роде (разработка вертолетов с реактивным приводом несущего винта) в истории дореволюционного российского вер- толетостроения. Столь глубоких, работ в области реактивного привода несущего винта за рубежом в XIX в. не проводилось. В,П, Кондратковский. Проект, 1897. Петербургский чиновник Ва- Василий Петрович Кондратковский прислал в августе 1897 г. в Департа- Департамент торговли и мануфактур модель разработанного им несущего винта и проект вертолета, названного «Воздушным кораблем» (рис. 23). Вертолет должен был быть соосной схемы с толкающим пропел- пропеллером и установленным рулем. В случае отказа двигателя соосные винты должны были вместе образовать парашют. Приводить винты во вращение предполагалось либо мускульной силой пилота, либо паро- паровым или электрическим двигателем. В качестве конструкционного ма- 59
териала должен был использо- использоваться главным образом алюми- алюминий. Поскольку проект и модель не содержали в себе ничего ново- нового, в выдаче привилегии Кондрат- ковскому было отказано. И. Быков. Проект, 1897. В 1897 г. в ГИУ поступил проект вертолета-мускулолета И. Быкова (рис. 24). Форма несущего винта позволяла использовать его и как парашют. Для управления пред- предназначались рули высоты и пово- поворота. Движение вперед достига- достигалось наклоном оси винта. По- Поскольку бесперспективность мус- кулолета была в то время уже очевидной, проект был отклонен: «Из доклада совещательного чле- члена Электротехнического комитета полковника Поморцева видно, что в литературе по Воздухоплаванию вопрос о воздушных винтах раз- разработан весьма основательно с подробным расчетом той энергии, которая необходима для получе- получения известной подъемной силы, и на основании этих расчетов мож- можно доказать, что человек при помощи усилия своих мускулов не мо- может поднять себя на воздух, какие бы ни были предложены для этого средства и приспособления». К.Я. Данилевский. Комбинированный летательный аппарат с не- несущими винтами, 1897. Изобретатели XIX в,, понимая, что существу- существующие двигатели слишком тяжелы, а сил человека недостаточно для подъема в воздух винтокрылого летательного аппарата, неоднократно обращались к идее комбинирования аэродинамических и аэростатиче- аэростатических средств создания подъемной силы на одном аппарате. Не рассмат- рассматривая многочисленные, подчас фантастические, проекты объединения аэростатного баллона с вертолетным несущим винтом, отметим только работы в этой области харьковского врача Константина Яковлевича Да- Данилевского, сыгравшие важную роль в освоении несущего винта в Рос- России. Доктор медицины приват-доцент Харьковского университета Дани- Данилевский на протяжении многих лет увлекался воздухоплаванием. Учи- Учитывая большую трудность управления аэростатом при осуществлении не только поступательного перемещения, но и взлета и посадки, он в то же Рис. 23. Эскиз модели вертолета «Воздушный корабль» П.ККондратковского A897 г.)
Рис. 24. Вертолет-мускулолет И.Быкова A897 г.) время отдавал себе отчет, что создание работоспособного летательного аппарата тяжелее воздуха пока еще невозможно. Выход из этого по- положения изобретатель искал в создании гибридного аппарата. Входя- Входящий в состав гибрида баллон создавал подъемную силу, которая была несколько меньше собственного веса снаряженного аппарата. Недоста- Недостающую подъемную силу предполагалось создавать аэродинамическими средствами, благодаря чему можно было обойтись без характерных для воздухоплавания балласта и стравливания газа. В 1897 — 1899 гг. К.Я. Данилевский построил два гибридных ап- аппарата. На первом в качестве аэродинамического средства использо- использовались громоздкие и сложные крылья. На втором их заменили двумя поперечно расположенными несущими винтами, приводимыми во вра- вращение педалями. Это было первое в России использование несущих винтов для получения подъемной силы. Кроме того, под баллоном этого аппарата располагалась система поворачивающихся поверхно- поверхностей, выполняющих функции как крыла, так и руля управления. При подъеме или спуске на установленных соответствующим образом по- поверхностях возникала аэродинамическая сила, обеспечившая поступа- поступательное перемещение. Данилевский считал, «что при помощи аппара- аппарата весьма удобно производить опыты и вырабатывать данные для по- постройки нового летательного снаряда без баллона». В качестве следу- следующего шага к аппаратам тяжелее воздуха изобретатель разрабатывал 61
проект гибридного аппарата «Ковер-самолет» (рис. 25), «аэропланная плоскость» которого, напоминающая надувной матрац, одновременно выполняла функции баллона и поворачивающихся поверхностей. Из- Изменяя наклон и форму «аэропланной плоскости» и вращая при этом педалями несущие винты, летчик обеспечивал поступательное движе- Рис. 25. Проект комбинированного летательного аппарата ^Ковер-самолет* К.Я.Данилевского A897 г.) ние. Встречаются сведения, что «Ковер-самолет» был построен и на нем летал мальчик. Полученная К.Я. Данилевским в 1897 г. привиле- привилегия на «Ковер-самолет» была первой в России привилегией на лета- летательный аппарат, оснащенный несущим винтом. 62
Н.М. Митрейкин. Макет и проект, 1899. В сентябре 1899 г. в Штаб Московского военного округа явился кустарь из Сергиева Поса- Посада Никита Минович Митрейкин. Он представил макет «воздухоплава- «воздухоплавательного велосипеда», снабдив его соответствующим описанием без чертежей, так как, по собственному признанию, владел «ложечным инструментом» значительно лучше, чем чертежным искусством. Ма- Макет представлял собой одновинтовой вертолет-мускулолет с четырех- лрпастным несущим винтом, хвостовым оперением и двумя боковыми «маховыми» крыльями* Последние предназначались для путевого уп- управления, ибо хвостового оперения для этого, по мнению Митрейки- на, было недостаточно* Кустарь предполагал построить три таких ве- велосипеда и соединить их «рядом, так чтобы среднего велосипеда вин- винтовые крылья (лопасти несущего винта. — В.М.) были выше боко- боковых, тогда при работе сгущенный воздух из-под винтовых крыльев среднего велосипеда со страшной силой будет идти под крылья бо- боковых велосипедов, тогда можно поднять и летать по воздуху пяте- пятерым смело»* Митрейкин считал, что его «воздухоплавательный велосипед» ока- окажется исключительно полезным для военных целей: «...с поля битв раненых можно увозить скоро, не тряся и не качая. Это, по-моему, главное.*.». Таким образом, прозорливый кустарь из Сергиева Посада первым в мире предсказал одну из возможных областей применения вертолета — в качестве санитарно-эвакуационного средства. По утверждению Н.М. Митрейкина, им был построен натурный аппарат: «Я много практиковался, в натуральную величину велосипе- велосипеда, колесо было сделано одно, величиной в 1 аршин, вместо кулаков и шестерни были набиты и согнуты гвозди, винтовые крылья были сделаны из палок и покрыты полотном по 2 1/2 арш. A,8 м) длины, 11/2 арш. A,07 м) ширины; практикуясь на ней, при всей ее тяже- цти, катаясь на ней, она отделяла от земли, т.е. подымала с трудом и не больше как 1 четверть арш. @,18 м). Тогда уже вперед она не по- подавалась, начинаю посильней работать ногами, она подымается выше, нагинаюсь корпусом, т.е. грудью вперед, и она подается вперед, из этого я понял, что, работая ногами, она поднимается вверх, наклоня- наклоняясь корпусом вперед, и она летит вперед хоть высоко не подымался, и много не летал, но в практике убедился и был восхищен, что она мо- может подымать на воздух, летать вперед, но в чем она меня в тупик поставила, поднявшись хоть на пол-аршина на воздух, она по направ- направлению крыльев, хоть редко повертывала меня самого, так что куда направляюсь лететь, она повертывала меня боком и спиной, от этого закружилась голова». Это дало основание некоторым историкам ут- утверждать, что Н.М. Митрейкин в конце XIX в. первым в мире под- поднялся в воздух посредством несущего винта. Однако лучшие англий- английские велосипеды конца XIX в. весили около 25 —'30 кг. Даже если Учесть славившееся на всю Россию мастерство кустарей Сергиева По- 63
сада, остаются сомнения в том, что Митрейкину удалось построить более легкий велосипед. Кроме того, не следует забывать о весе несу- несущего винта, который при уровне техники того времени был бы равен весу самого велосипеда, а еще и вес маховых крыльев и пр. Весь «возду- «воздухоплавательный велосипед» должен был весить никак не меньше 60 кг. Прибавим сюда еще вес самого Митрейкина jf получим в результате «взлетную массу» свыше 120 кг. Судя по приведенным размерам ло- лопастей, диаметр несущего винта вертолета должен был быть порядка 4 м. Нетрудно представить, сколь низким был КПД несущего винта, да и всей системы из «палок» и шестерен из «набитых гвоздей». Для подъема в воздух на таком «воздухоплавательном велосипеде» при са- самом благополучном стечении обстоятельств летчику необходимо было развивать мощность никак не менее 20 л.с, что, безусловно, невоз- невозможно. Встречалось предположение, что «полет» был осуществлен Митрейкиным с использованием крутого спуска с горы, но такой «по- «полет» возможен и на крепко сколоченной тачке. Поэтому приводимые кустарем «летные» впечатления были скорей всего прекрасной фанта- фантазией увлеченного изобретателя, возникшей на основе опытов с маке- макетом. (Скатываясь с горки, макет должен был разворачиваться «по на- направлению» вращения авторотируемого несущего винта ввиду трения его вала в опорах крепления.) Макет Н.М. Митрейкина и описание были переданы Штабом окру- округа в Учебный воздухоплавательный парк. После их рассмотрения на заседании Электротехнического комитета ГИУ последовал вывод, что «по самой модели видна полная недостаточность силы ног одного воз- воздухоплавателя, чтобы привести в движение4 снаряд, преодолевая боль- большое трение зубчатых колес и сопротивление воздуха при вращении крыльев... Изобретение кустаря Митрейкина не представляет ничего серьезного». Макет был передан в музей воздухоплавательного парка, но вскоре по просьбе изобретателя возвращен ему. Истории с «возду- «воздухоплавательным велосипедом» Н.М. Митрейкин и рядом других ана- аналогичных предложений свидетельствуют о том, что идея вертолета к концу XIX в. была популярна в самых широких кругах России. Я.А. Смирнов. Проект, 1899. В ноябре 1899 г. в Департамент торго- торговли и мануфактур поступило прошение о привилегии от жителя Но- Новочеркасска Якова Алексеевича Смирнова. Донской казак прислал проект летательной машины (рис. 26), представлявшей собой, по сути дела, прообраз будущих «ранцевых» вертолетов индивидуального пользования. Аппарат крепился к спине пилота и состоял «из следую- следующих частей, изготовленных из лучшей стали: передаточного аппара- аппарата, летательного круга, сидения, руля и регулятора». Особенно тща- тщательно была проработана трансмиссия — «передаточный аппарат». Приводить во вращение несущие винты казак предлагал не педалями, как это делали все остальные изобретатели «воздушных велосипедов», а переменным нажатием ног на свисающие стремена. При этом изо- 64
I I о I I NO 3-355 65
66
оретатель не отвергал возможности установки «механического двига- теля». Сидение было аналогично конскому седлу. «Летательный круг» представлял собой несущий винт диаметром 3,5 м. Предусматрива- Предусматривалось, что лопасти будут иметь крутку. Первоначально Смирнов пред- предполагал использовать один винт, но, задумавшись о необходимости парирования его реактивного момента, переработал проект под два соосных несущих винта (рис. 27), причем диаметр верхнего должен был быть больше нижнего. Сверху свисала ручка управления — «руль», воздействуя на которую, летчик мог наклонить оси винтов в нужную для полета сторону. Конструкция трансмиссии это позволяла. «Регулятор» представлял собой не что иное, как соединенную с от- отдельной ручкой управления ползушку, изменяющую общий шаг несу- несущих винтов. Рассмотрение проекта Я.А. Смирнова затянулось, и в выдаче привилегии ему было отказано, ибо эксперт М.М. Поморцев отметил, что все особенности конструкции Смирнова всречались в проектах француза М. Леже, а также русских Олекевича и Кузьмин- Кузьминского. А. Олекевич. Проект, 1900. Проект А. Олекевича рассматривался в ' 1900 г. в Департаменте торговли и мануфактур. Документов не сохра- сохранилось. # Кузьмин. Проект и модель, 1900. 10 февраля 1900 г. в Офицер- Офицерском собрании Усть-Двинской крепости выступил с проектом вертоле- вертолета двухвинтовой поперечной схемы военный чиновник Кузьмин (рис. 28). Кроме того, была представлена и модель вертолета. Особенно- Особенностью проекта Кузьмина было наличие в нем прообраза автомата пере- перекоса, который предназначался как для управления общим шагом не- несущих винтов для регулирования подъемной силы, так и для измене- изменения их циклического шага. Изменять циклический шаг предполага- Рис. 28. Эскиз вертолета с изменяемым циклическим шагом несущих винтов Кузьмина A90Q г.) лось для установки отступающей лопасти на большие углы с целью осуществления его «гребущего» движения для получения пропульсив- ной силы. В 1903 г. Кузьмин обратился в ИРТО с просьбой помочь ; ему в испытании автомата перекоса, а также в расчете его эффективно- 67
сти. Для этого им была построена шестикилограммовая модель двух- лопасного несущего винта, оснащенного автоматом перекоса. Хотя цель изменения циклического шага в проекте Кузьмина была иной, чем в современных аппаратах, но это были, вероятно, первые в мире исследования автомата перекоса, судьба которых, к сожалению, неиз- неизвестна, И.Я. Емельяненко. Предложение, 1901. В 1901 г. в ГИУ из Сим- Симферополя поступило предложение от бывшего политического ссыльно- ссыльного Ивана Яковлевича Емельяненко. Это был проект двухместного вер- толета-мускулолета с восьмилопастным несущим винтом диаметром 4,26 м, пропеллером с отклоняемой осью диаметром 2,13 м и установ- установленным снизу рулем. Проект был отклонен из-за отсутствия в нем да- даже средств парирования реактивного момента несущего винта* Д. Чумаков. Исследования по динамике полета, 1901. В 1901 г. в Ашхабаде была издана брошюра Д. Чумакова «Основы к решению за- задачи воздухоплавания», в которой автор сделал первую в мире по- попытку проанализировать динамику полета винтокрылого летательного аппарата. Чумаков отметил, что основными частями летательного аппарата являются: средства создания подъемной силы (несущие винты и крылья), силовая установка, корпус и органы управления и баланси- балансировки. Не уделяя большого внимания другим частям, он особо подчерк- подчеркнул необходимость оснащения вертолета такими органами управления, благодаря которым летчик «каждому уклонению аппарата в какую-либо сторону... в состоянии будет быстро отвечать известным движением или действием, восстанавливающим желаемое направление». Д. Чумаков правильно отметил, что на летательный аппарат в по- полете действуют следующие силы: подъемная, пропульсивная, тяжести и сопротивления. Основываясь на хороших знаниях теоретической ме- механики и собственных представлениях об особенностях полета буду- будущего винтокрылого аппарата, автор рассмотрел характер его движе- движения при различных условиях действия упомянутых сил и попытался дать рекомендации по их балансировке для обеспечения полета на ус- установившихся режимах. Он указал ряд причин возможной разбалан- сировки вертолета: несовпадение точек приложения внешних сил, не- неидентичность несущих винтов, гироскопические моменты вращаю- вращающихся частей, ошибки пилота, зависимость действующих на аппарат сил от режима полета, непостоянное положение центра тяжести, вли- влияние ветра — и сделал вывод необходимости установки органов уп- управления для балансировки сил и моментов относительно всех трех осей. Как основное средство продольно-поперечного управления пред- предлагалось смещение центра тяжести перемещением тела летчика, а вспомогательное — аэродинамические рули и тормозные поверхности. Чумаков резонно заметил, что рули эффективны только при полете с поступательной скоростью, рекомендовав для безопасности осуществлять первые подъемы в воздух на канатах привязи. В заключение он предло- 68
жил для повышения устойчивости винтокрылого аппарата присоединять к нему аэростатный баллон. Такой способ повышения устойчивости был впоследствии, в 20-е гг., опробован, но оказался неэффективным. Работа Д. Чумакова получила в начале века достаточную извест- известность в среде энтузиастов полета. Пионер авиации и космонавтики К.Э. Циолковский даже опубликовал в 1901 г. рецензию на нее в журнале «Научное обозрение». Подвергнув критике ошибочные рас- рассуждения ашхабадского энтузиаста об аэродинамике, он высоко оце- оценил его представления о динамике полета, на основании чего заме- заметил, что брошюра Чумакова «не может быть исключена из числа дру- других сочинений такого же рода для желающих ознакомиться с воздухо- воздухоплаванием Автор, несмотря на свой легкий багаж, способен к серьезному самостоятельному и систематическому мышлению». И.М. Янушев. Проект и макеты, 1902. Проживавший в Ташкенте отставной полковник Илья Минович Янушев в 1902 г. сделал проект вертолета — «винтового летательного снаряда для военных целей», построил его макет в масштабе 1:32 и модель в масштабе 1:10 (рис. 29). Проект с фотографиями макета и модели он представил в ГИУ. В описании компоновки вертолета говорилось следующее: «Предлагае- «Предлагаемый мной воздухоплавательный снаряд для военных целей представ- представляет из себя шарообразный корпус судна из шести скрещивающихся между собой обручей. В верхней части корпуса помещается двига- двигатель — турбина, действующая нагретым воздухом, паром или же Рис. 29. Модель вертолета И.М.Янушева A902 г.) 69
взрывами бензина, с передаточным сцеплением зубчатых колес для действия... на оси четырех воздушных винтов. В нижней части шара — помещение для пассажира и приспособление для управления поле- полетом. Через машинное отделение проходят две, соединенные крестооб- крестообразно между собой, ажурные балки, состоящие из трех тростей каж- каждая со скреплениями между тростями, образующими через это балку. Трости трубчатые, из стали или же бамбука». Крестообразные балки предназначались для установки на их концах ромбрм четырех несу- несущих винтов. Винты на продольной, более длинной, балке именовались Янушевым «несущими» и должны были служить в основном для со- создания подъемной силы, но их оси могли отклоняться в поперечной вертикальной плоскости на 20 — 25е в обе стороны. Таким образом обеспечивалось путевое управление вертолетом. Аналогичным обра- образом, т.е. дифференциальным отклонением равнодействующих несу- несущих винтов, обеспечивается путевое управление на современных вер- вертолетах продольной схемы. Это предложение Янушева было одним из первых в мире. На поперечной балке устанавливались винты несколь- несколько меньшего диаметра, названные «ведущими», оси которых могли поворачиваться в продольной плоскости на 360°. Назначение «веду- «ведущих» винтов конструктор видел в следующем. Перед полетом все винты устанавливаются вертикально, поднявшись на нужную высоту, отклоня- отклоняют оси «ведущих» винтов вперед и получают пропульсивную силу для поступательного полета. «Ведущими» винтами регулируют высоту поле- полета, создают «дополнительную тягу в верхних слоях атмосферы», при по- повороте судна их ставят вверх, так как несущие винты, отклоняясь, уменьшают вертикальную составляющую. Повернувшись назад, они мо- могут тормозить судно, а повернувшись вниз — «прижать» судно к земле. Винты предполагались четырехлопастными: «Для сохранения равновесия при круговом движении в вертикальной плоскости винты снабжены с обоих концов осей совершенно одинаковыми по величине и весу двумя парами лопаток, стоящими крестообразно одна пара к другой». Трансмиссия и система управления, представленные в проекте, были тщательно проработаны. Впервые в проекте предусматривалась установка навигационного оборудования: барометра-высотомера, ком- компаса и др. Так как вертолет предполагалось использовать в качестве бомбардировщика, Янушев спроектировал прицел для бомбометания. Большое внимание изобретатель уделил разработке двигателя для вертолета. Янушев критично относился к своей конструкции и поэто- поэтому оговаривал возможность использования легкого парового двигателе или двигателя внутреннего сгорания. После рассмотрения в ГИУ предложения И.М. Янушева было за- замечено, что оно «представляет собой не проект, а лишь идею прибора без указания размеров аппарата и материала, из которого он полагает его построить. Янушевым не сделано подсчета работы винтов, почем} нельзя определить их полезного действия. Не указано хотя бы при- 70
близительно веса снаряда, не сделано подсчета различных частей прибора и т.п., почему нельзя составить никакого понятия о выполни- выполнимости прибора». Кроме того, недостатком вертолета Янушева призна- признано отсутствие «парашютирующих приспособлений» на случай отказа двигателя. Данный отзыв говорит об уровне требований, предъявляв- предъявлявшихся в начале XX в. ведущими отечественными авиационными спе- специалистами к разрабатываемым проектам винтокрылых летательных аппаратов. Требовалась тщательная проработка конструкции частей и деталей, научное обоснование выбранных параметров аппарата, аэро- аэродинамический, весовой и прочностной расчеты. Зарождались основы представлений о специфических режимах полета вертолета, в том числе о режиме безопасной посадки в случае отказа двигателя. Требо- Требование ее обеспечения стало обязательным с последнего десятилетия XIX в. Перечисленные выше актуальные задачи определили основные направления теоретических и экспериментальных исследований, на- начатых энтузиастами вертолетостроения в первые годы XX в. А.В. Яблонев. Проект, 1902. Коллежский асессор из г. Ряжска Ря- Рязанской губернии Александр Васильевич Яблонев в начале 1902 г. прислал Великому Князю Михаилу Александровичу проект винтокры- винтокрылого летательного аппарата «Аэромобиль» (рис. 30). Из него следова- Рис. 30. Схема винтокрылого летательного аппарата «Аэромобиля» А.В.Ябяонева A902 г.) 71
ло, что изобретатель, ознакомившись с исследованиями как отечест- отечественных (Н.Е. Жуковского, К.Э. Циолковского, Д. Чумакова и др.), так и зарубежных энтузиастов авиации, пришел к выводу, что для выполнения своего назначе- назначения летательный аппарат, особен- особенно военный, должен быть оснащен и крылом, и несущими винтами. Условием осуществления полета на летательном аппарате тяжелее воздуха он считал достижение благоприятного соотношения «между: 1) весом аппарата, 2) пло- площадью опорных поверхностей (крыльев и винтов) и 3) силой двигателя машины». Для успеш- успешного решения задачи авиации, по мнению Яблонева, было необхо- необходимо выполнить следующие усло- условия: «Летательная машина долж- должна быть сооружена таким обра- образом, чтобы, будучи подвешена в спокойном воздухе, она находи- находилась в устойчивом аэростатиче- Рис. 31. Схема крыльев с клапанами «Аэромобиля» ском равновесии как во время движения, так и при остановке гребных и опорных винтов, при падении машины на землю вследствие силы тяжести. Из этого поло- положения вытекает задача: путем опытов выработать наивыгоднейшую схематическую форму машины в отношении устойчивости»*. Этот принцип изобретатель поставил во главу угла при разработке проекта своего «Аэромобиля». Яблонев с целью взаимоуравновешивания реактивных моментов винтов предполагал использовать их только вращающимися попарно в противоположные стороны. Для устранения взаимовлияния управле- управлений он рекомендовал использовать отдельно одни винты для создания подъемной силы и другие — для пропульсивной, а сами винты разме- размещать в кольцевых каналах. Кроме того, кольцевые каналы в соответ- соответствии с представлениями того времени должны были повысить тягу В начале XX в. понятием «устойчивость» энтузиасты авиации обозначали значительно более широкий круг вопросов, чем в настоящее время, в том числе и необходимость обеспечения летательного аппарата эффективными органами управления и балансировки. 72
винтов, устранив «центробежное разбрасывание» индуктивного пото- потока. Два несущих винта, названных «элеваторами», Яблонев предло- предложил расположить продольно, а два пропеллера на параллельных осях — спереди. Такое расположение пропеллеров по сравнению с боковым позволяло уменьшать ширину аппарата и вредное сопротивление, а также избежать действия завихренного потока от фюзеляжа, харак- характерного для схемы с расположением пропеллеров сзади. В горизон- горизонтальном полете всю необходимую силу предполагалось получать на крыле. Во избежание большого вредного сопротивления при вертикаль- вертикальном подъеме крыло предполагалось делать из ряда продольных пластин, способных поворачиваться «отвесно» на взлете (рис. 31). Аналогично должен был устанавливаться на взлете и руль высоты. Предусматривал- Предусматривался и руль для поворота. При выборе расположения рулей учитывалась необходимость обеспечения их минимального взаимовлияния. Для осу- осуществления поперечной балансировки и управления впервые в вертоле- тостроении были предложены элероны — «поправочные» рули. Учитывая, что рули не будут эффективны на режимах вертикаль- вертикального взлета и посадки, а также на висении, А.В. Яблонев впервые в истории вертолетной техники предложил оснастить винтокрылый ле- летательный аппарат специальными рулевыми винтами. Два рулевых винта, установленных спереди и сзади, предназначались для продоль- продольного управления, а два боковых — для поперечного (рис. 32). Для уменьшения вредного сопротивле- ния при полете с поступательной скоростью рулевые винты должны были складываться или «втяги- «втягиваться» в фюзеляж. Важнейшей особенностью про- екта А.В. Яблонева было наличие средства автоматической стабили- р S^HSS^T зации — прообраза современных продольно-поперечного управления автопилотов. «...Если "Аэромо- «Аэромобилем» биль" не будет обладать способно- способностью автоматически приспособ- приспособляться к постоянным переменам в направлении и силе воздушных те- течений, то нечего и думать аэронавту вверять ему свою жизнь», — пи- писал А.В. Яблонев. Впервые в истории вертолетостроения и одним из первых в авиации Яблонев разработал конструкцию автопилота, ос- основным элементом которого являлся гироскоп (рис. 33). Отметим, что современный вертолет немыслим без автопилота. В качестве силовой установки А.В. Яблонев разработал двигатель, «пульверомотор», действующий взрывами пороха. Гильзы с порохом должны были подаваться на ленте к рабочим цилиндрам двигателя подобно тому, как патроны на пулеметной ленте. Регулируя скорость 73
Рис. 33. Проект автопилота «Аэромобиля» 74
подачи ленты, можно было изменять частоту вращения винтов. Бази- Базироваться «Аэромобиль» должен был на трехколесном шасси. В качест- качестве основного конструкционного материала рекомендовалась сталь. При постройке аппарата Яблонев призвал «воспользоваться теми бо- богатыми и плодотворными результатами, которых достигла велосипедо- строительная техника, разрешая вопрос о наименьшем весе при наи- наибольшей прочности и в борьбе с вредным трением». Проект А.В. Яблонева из канцелярии Великого Князя был препро- препровожден в ИРТО, где его рассмотрел Е.С. Федоров, который, оценив в целом положительно выдвинутые изобретателем идеи, отметил: «...исто- «...история изобретений показывает, что между идеей и ее осуществлением ле- лежит целая пропасть, так как изобретатель, увлекаясь своей идеей, упу- упускает из вида многие факторы, имеющие первостепенное значение и де- делающие идею совершенно невыполнимой». Конструкция «Аэромобиля», по оценке эксперта, должна была получиться очень тяжелой. В резуль- результате руководители Воздухоплавательного отдела ИРТО заявили, что они «не посоветовали бы идти по пути, намеченному г. Яблоневым, до тех пор, пока им не будет представлен проект хотя бы в виде эскиза, в ро- ротором были бы приведены размеры летательных поверхностей, мощность машин, скорость предполагаемого движения, приблизительный вес при- прибора и хотя бы в грубых чертах сделана проверка прочности главнейших частей аппарата». Как видим, ведущие отечественные специалисты на- начала XX в. ставили необходимым условием оказания поддержки в созда- создании летательного аппарата разработку всех основных частей проекта, выполнение аэродинамического, весового и прочностного расчетов. И.И. Липковский. Проект и исследования натурного несущего винта, 1902 — 1904. Уроженец Гайсинского уезда Подольской губер- губернии Иосиф Иосифович Липковский имел двадцатилетнюю инженер- инженерную практику на заводах России и Франции и был известен много- многочисленными изобретениями, в первую очередь в области транспорта. На переломе веков его интерес привлекла зарождавшаяся авиация. Внимательно изучив имевшийся в этой области опыт, Липковский пришел к выводу о целесообразности прочного, дешевого и простого летательного аппарата, способного вертикально взлетать, висеть в воздухе, садиться в любом месте, безопасно спускаться в случае оста- остановки двигателя. Аппараты легче воздуха, по его мнению, не могли «дать правильного, практического... коммерческого решения столь ин- интересного вопроса, как воздухоплавание», а из аппаратов тяжелее воздуха наиболее полно его представлениям об идеальном средстве передвижения по воздуху соответствовал вертолет. «...Этой категории летательных снарядов предстоит несомненно решить практически воп- вопрос воздухоплавания при помощи механических приборов», — писал И.И. Липковский. Недостатками самолета изобретатель считал невоз- невозможность вертикального взлета и посадки, а также полета на малых скоростях. 75
Рис. 34. Проект вертолета И.И.Липковского A902 г.) 76
В 1902 — 1905 гг. И.И. Липковским был разработан ряд проектов вертолетов (рис. 34). После неудачной попытки получить российскую привилегию он запатентовал разработанную конструкцию вертолета в Великобритании (ррс. 35) и Франции. Описание своего вертолета изо- изобретатель опубликовал в России в виде специальной брошюры. Рис. 35. Проект вертолета Липковского в британском патенте 77
Вертолет должен был представлять собой аппарат двухвинтовой со- осной схемы с тянущим пропеллером. Несущие винты предполагались двухлопастными с углом между передней и задней кромками более 180°, вследствие чего при остановке они могли служить парашютами. Изобретатель предусматривал возможность установки и большего (до восьми) числа лопастей. Для обеспечения взаимоуравновешивания со- осных несущих винтов он, учитывая их вредное взаимовлияние, пред- предполагал скорость вращения нижнего винта большей, чем верхнего. В качестве силовой установки предполагалось использовать два двигате- двигателя внутреннего сгорания: один для привода несущих винтов, другой — для пропеллера. Отдельный двигатель для пропеллера предназначался для облегчения аварийной посадки при отказе основного двигателя. Кроме того, для обеспечения безопасной посадки в качестве шасси предусматривались заполненные сжатым воздухом резиновые шары — «буферы», а для перемещения на земле — три колеса, причем пере- переднее из них самоориентирующееся. В проекте 1903 г. предлагались двигатели мощностью 80 и 24 л.с, диаметр несущих винтов — 16 м, частота их вращения — 60 об/мин и следующая весовая сводка. Вес обоих винтов со стальными проволоками (рас- 960 кг тяжками. ^- В.М.), но без валов Вертикальный внутренний вал, длина 17 м 170 кг Вертикальный наружный вал, длина 11м ПО кг Каркас, боковой руль, платформа, резиновые ша- 550 кг ры и передача Большой двигатель в 80 сил со всеми принадлеж- 360 кг н остями Малый двигатель в 24 силы 150 кг Итого 2300 кг Полезная нагрузка из расчета на 10 часов полета намечалась в 450 кг керосина, 50 кг воды для охлаждения двигателей и два аэро- аэронавта по 100 кг. В результате взлетная масса составляла до 3000 кг. Расчетные летные характеристики вертолета оценивались следующим образом: максимальная скорость 70 — 80 верст/ч, потолок 6200 м, скорость «падения» 7 м/с. В качестве конструкционных материалов предлагались сталь, деревянные бруски и ткань. Конструкция верто- вертолета была разработана таким образом, чтобы его можно было быстро разобрать для перевозки. Проект сопровождался подробным аэродинамическим расчетом. В подходе И.И. Липковского к проблеме балансировки и управления вертолетом проявилось уже новое представление о динамике винто- 78
крылого летательного аппарата. Изобретатель предусмотрел необходи- необходимость балансировки сил и моментов относительно всех трех осей, причем не только при поступательном полете, но и на специфиче- специфических режимах работы вертолета: висении, вертикальном взлете и по- посадке. Поэтому для обеспечения путевого продольного и поперечного управления вертолетом предусматривались не только поворотные и выдвижные аэродинамические поверхности, но и рулевые винты. В винт для путевого управления располагался сзади, а — спереди (см. рис. 41). ссмотрел возможность создания вертолетов увели- мности с использованием принципа «модульности», единую конструкцию опробованных и отработанных упп — «модулей». Соединяя двух-, четырех- и шес- тисоосные винтомоторные группы малого двухместного вертолета, он создал проекты тяжелых воздушных кораблей (рис. 36). Будучи главным инженером Путиловского завода, И.И. Липков- ский в 1904 г. в [азгар русско-японской войны приступил к созданию патенте руле] для продольно Липковский ченной грузопо, т.е. соединения винтомоторных Рис. 36. Проекты многовинтовых вертолетов И.И.Липковского натурного вертолета, предварительно отклонив предложения, посту- поступившие из Великобритании и Франции. По новому проекту вертолет ожидался со взлетной массой 5320 кг и полезной нагрузкой 1440 кг, из которых 490 кг составляли бомбы, а 665 кг — топливо на 5 часов 79
полета. Для начала Липковский соорудил один натурный несущий винт (рис. 37) и исследовал создаваемую им подъемную £илу. Науч- Рис. 37. Несущий винт И.И.Липковского на испытательном стенде A904 г.) ный консультант Путиловского завода профессор Н.Л. Щукин 16 мар- марта 1905 г. засвидетельствовал, что «при затрате энергии в 35 паровых лошадиных сил... опытный прибор, имеющий два полукрыла наруж- наружного диаметра в 16 м и общей поверхностью в 100 квадратных мет- метров, при скорости вращения 40 оборотов в минуту, поднял груз в 47 1/2 пудов, т.е. 778 килограммов...». Подъемная сила оказалась в два раза меньше, чем ожидал изобретатель, но и она невероятна, так как для ее получения при данных мощности двигателя и диаметре винта требовался КПД несущего винта значительно больше единицы, чего быть не может. При выбранной Липковским форме винта его КПД не мог превосходить 0,5. Вероятно, эксперимент был неточным. Военное ведомство, куда с просьбой о поддержке обратился И.И. Липковский, переправило его чертежи и работы на отзыв Н.Е. Жуковскому. В отличие от петербургского профессора К.Л. Кир- пичева, который чрезмерно благожелательно, некритически относился к проектам летательных аппаратов и дал восторженный отзыв о рабо- работах Липковского, Н.Е. Жуковский отметил нерационально выбранную 80
фсЬму лопастей, завышенный КПД несущих винтов и заниженный вес конструкции. Кроме того, ученый отметил отсутствие в то время представлений об особенностях аэродинамики полета винтокрылого аппарата, на основании которых можно было бы судить о возможно- возможности создания работоспособного вертолета. Он сделал вывод: «...выпол- «...выполнение проекта жнженера Липковского в том виде, как он писал в его статье от 1903 п, представляет мало надежды на успех». Военное ведомство, несмотря на то что И.И. Липковский обещал взять «на себя постройку, сборку аппарата и личное управление своим прибором шри применении его на театре военных действий», воздержалось от Поддержки. Русско-японская война закончилась, и острая потребность в новых боевых средствах отпала. Изобретатель пришел к выводу, что имеющийся на Путиловском заводе двига- двигатель непригоден для осуществления полета, и отправился за ним во Францию. Кроме (того, он собирался проконсультироваться с фран- французскими авиационными специалистами. Однако поиски подходя- подходящего двигателя загянулись, а очевидные успехи быстро развиваю- развивающегося самолетостроения изменили точку зрения И.И. Липковского на перспективы авиации. Французские энтузиасты авиации убеди- убедили его в неперспективности работ по вертолету. По окончании пер- первой мировой войны Липковский стал известен как один из органи- организаторов военной промышленности возродившегося Польского госу- государства. 1 Н.Е. Жуковский. Исследования по вертолетостроению, конец XIX — начало XXI в. Великий русский ученый Николай Егорович Жуковский A847 —J1921) по праву считается одним из основополож- основоположников теории авиации. Заметное место в его исследованиях занимали проблемы вертолетостроения. Вклад, внесенный Н.Е. Жуковским в их решение, дает право считать его основоположником отечественной науки о вертолетах. Вертолеты привлекли внимание ученого еще в начале его научной деятельности, которую он начал в 80-е гг. XIX в. с опытов с летаю- летающими моделями. К концу 80-х гг. профессор перенес свои опыты на научную базу в Московский университет. В документах имеется та- такая запись: «При кабинете прикладной механики уже с 1889 года производились исследования по различным вопросам воздухоплава- воздухоплавания — испытывались различные модели летательных машин и строи- строились небольшие аэродинамические аппараты». Большую долю состав- составляли летающие модели вертолетов и несущих винтов. Ученый был в курсе исследований столичных энтузиастов .авиации. Неоднократно побывав за рубежом, в том числе на Всемирном воздухоплавательном конгрессе в Париже в 1889 г., Н.Е. Жуковский собрал большой мате- материал об авиации и познакомился с ведущими иностранными специали- специалистами в этой области, некоторые из коих, например француз Ш. Ренар, были убежденными сторонниками вертолетов. 81
и в области авиа- м, неоднократно остижения в этой В первом же своем печатном труде, посвященном теоретическим вопросам авиации, «К теории летания» Н.Е. Жуковский; использовав «струйную теорию» английского ученого Рейли, вывел/формулы для расчета подъемной силы и потребляемой мощности дУя упрощенной модели несущего винта. При этом ученый сделал важный вывод, что подъемная сила на аэродинамической поверхности образуется при со- создании летательным аппаратом воздушной струи, имеющей внутрен- внутреннее трение и образующей внутри жидкости вихри и поверхности раз- разрыва. В дальнейшем он развил свою мысль о роли вихрей в создании подъемной силы в стройную вихревую теорию винто*. Работа «К тео- теории летания» была зачитана Жуковским 4 января 1890 г. на VII съез- съезде естествоиспытателей и врачей в Петербурге. В ней ученый попы- попытался впервые в России сформулировать теоретическую основу опре- определения подъемной силы винта или крыла. Жуковский внимательно следил за исследовани ции, в том числе и вертолетов, в России и за руб выступал с докладами, пропагандируя новейшие области. Так, например, в 1894 г. в Политехническом обществе при Московском техническом училище он выступил с Сообщением «О тео- теории летания, предложенной Д.К. Черновым...» и| поддержал выводы петербургского исследователя, особо отметив целесообразность приме- применения лопастей несущего винта с вогнутым профилем. В 1898 г. Н.Е. Жуковский выступил в Киеве на X съезде естество- естествоиспытателей и врачей с докладом «О воздухоплавании», в котором сделал свое знаменитое заявление, что человек «йолетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума», обосновал большие перспективы авиации по сравнению с воздухоплаванием и отметил меньшую энергоемкость самолета по сравнению с вертолетом. Не- Несмотря на последний вывод, ученый уделил большое внимание в до- докладе и проблемам вертолетов. Он дал обзор достигнутых за рубежом результатов, причем в первую очередь отметил достижения австрий- австрийского ученого Г. Вельнера, занимавшегося экспериментальным иссле- исследованием несущего винта. На примере широко разрекламированного и предлагавшегося различным ведомствам, в том числе и военному министру России, «воздушного велосипеда» француза А. Дельпра по- показал бесперспективность вертолетов с мускульным приводом, отме- отметил меньшую по сравнению с режимом висения энергоемкость верто- вертолета при полете с поступательной скоростью. Н.Е. Жуковский заявил, что исследования по вертолетам «заслуживают внимания, так как за геликоптером всегда будет оставаться преимущество безопасного подъема и спуска». Интерес Н.Е. Жуковского к вертолетам существенно усилился на- накануне XX в. после трагической гибели германского планериста О. Лилиенталя, полеты которого вселяли в ученого уверенность в скором решении проблемы полета посредством самолета. В некотором 82
Рис. 38. Стенд конструкции Н.Е.Жуковского для испытаний несущих винтов в аэродинамической лаборатории Императорского Московского университета
отношении вертолет казался машиной более надежной, роэтому при создании в 1902 г. при кабинете прикладной механики Московского университета аэродинамической лаборатории Н.Е. Жуковский предус- предусмотрел проведение большого количества исследований проблем верто- летостроения. По проекту ученого одновременно с аэродинамической трубой был построен специальный стенд для испытаний несущих вин- винтов вертолетов (рис. 38). Конструкция стенда была разработана так, чтобы добиться как можно более точных результатов при замере ха- характеристик испытываемых винтов, сведя при этом /к минимуму по- погрешности опыта. Кроме того, для испытаний вертолетных винтов был построен небольшой стенд (рис. 39) конструкции французского Рис. 39. Стенд конструкции Ш.Ренара для испытаний несущих винтов в аэродинамической лаборатории Императорского Московского университета ученого Ш. Ренара. Эти два стенда в совокупности с аэродинамиче- аэродинамической трубой оставались на протяжении многих лет основным оборудо- оборудованием лаборатории, С их помощью, по свидетельству Жуковского, б первом десятилетии XX в. «были произведены нижеследующие иссле- исследования: 1) о центре парусности, 2) о вращении в потоке воздух? пластинок, ось которых перпендикулярна потоку, 3) проверка законов Вельнера и Ш. Ренара для геликоптерного винта». Последняя работа 84
пров вводилась у интересах вертолетостроения. Исследования осуществ- осуществлялись сотрудниками и студентами университета, в первую очередь лю- любимым учеником Жуковского Б.М. Бубекиным, возглавившим в 1910 г. эту лабораторий. Особенно важное значение имели исследования Бубе- кина в 1904 — 1906 гг. по проверке экспериментально полученных Ре- наром и Вельнером формул. Они позволили не только уточнить форму- формулы расчета подъёмной силы и потребляемой мощности несущих винтов, но и уяснить картину индуктивных потоков над и под ними. В 1904 h учецик Н.Е. Жуковского Д.П. Рябушинский, приступая к организации собсУвенного аэродинамического института в Кучино, по совету своего учителя большое внимание в исследованиях уделил про- проблемам вертолета (см. далее). Результаты экспериментальных иссле- исследований, проведенных в Аэродинамической лаборатории Московского университета и лаборатории Кучинского института, послужили осно- основой последующих теоретических разработок в ббласти аэродинамики и динамики вертолетов как Н.Е. Жуковского, так и его учеников*. Исследования несущих винтов предшественниками Жуковского не получили дальнейшего развития, а Н.Е. Жуковским была основана школа ученых — специалистов по экспериментальной аэродинамике вертолета. Исследования по данному вопросу получили надежную ла- лабораторную базу. Характерной особенностью творческой деятельности Н.Е. Жуков- Жуковского была постоянная связь теории и практики. Его научные анали- аналитические труды всегда базировались на результатах практической де- деятельности и экспериментальных исследований. Проведенные во вновь созданных аэродинамических лабораториях исследования способствовали появлению научных трудов Н.Е. Жуковского по вертолетам. В 1904 г. была опубликована работа Н.Е. Жуковского «О полезном грузе, поднимаемом геликоптером», в которой речь шла о проектиро- проектировании вертолетов. В ней ученый проанализировал предшествовавшие попытки создания вертолета и отметил, что оторваться от земли уда- удалось только небольшим моделям с легкими двигателями и винтами. Далее он рассмотрел результаты многолетних экспериментальных ис- исследований французского энтузиаста вертолетов Ш. Ренара, правиль- правильность которых была проверена под руководством Жуковского во вновь созданных российских аэродинамических лабораториях. Ренар вывел эмпирические зависимости между подъемной силой, диаметром и час- частотой вращения несущих винтов и мощностью двигателей, в том чис- числе и формулу, именуемую в настоящее время «формулой двух тре- третей» (T^XaDNJ^). Он установил зависимость полезной нагрузки двухвинтового вертолета от удельного веса несущих винтов и двигате- Например, Б.М. Бубекин обобщил некоторые результаты исследований по вертолетам в своих монографиях в 1910 — 1911 гт. 85
ля и предложил формулы для расчета диаметра несущей винта, оп- оптимального с точки зрения получения максимальной полезной нагруз- нагрузки. Н.Е. Жуковский, воспользовавшись формулой Ренара для весово- весового расчета двухвинтового вертолета, с помощью соответствующих ма- математических преобразований получил уравнение для оптимизации весовой отдачи и пришел к выводу: «...сделав геликоптер с очень большим числом маленьких гребных винтов, мы весьма понизим вес аппарата сравнительно с полезным грузом. <...> ...Двухвинтовой гели- геликоптер при данном удельном весе машины двигателя не может под- поднять в воздух более определенного полезного груза, что же касается многовинтовых геликоптеров, то они, разумеется, могут с увеличени- увеличением числа винтов поднять всякий груз». При этом весовая отдача мо- может быть повышена с 11,1% (у Ренара) до 32,2%. Ученый сделал ве- весовой расчет восьмивинтового вертолета с несущими винтами диамет- диаметром 2 м, вращающимися со скоростью 391 об/мин, грузоподъемно- грузоподъемностью 283, 2 кг и мощностью силовой установки 32 л.с. В своей статье Жуковский отметил тенденцию к уменьшению в ближайшее время удельного веса двигателей, способствующему успеху в деле постройки вертолетов. Данная работа не была лишена недостатков. Например, при весовом расчете ученый использовал только вес винтов и двигате- двигателя, не учитывая веса других частей конструкции вертолета. Проблема обеспечения прочности и жесткости конструкции решалась упрощен- упрощенно. Однако работа «О полезном грузе, поднимаемом геликоптером» была первым отечественным исследованием по оптимизации парамет- параметров вертолета и вместе с трудами Ш. Ренара легла в основу науки проектирования винтокрылых летательных аппаратов. Работа долгое время служила методическим образцом научного выбора параметров вертолета и получила развитие в исследованиях учеников Жуковского Б.М. Бубекина, Б.Н. Юрьева и др. История развития вертолетострое- ния подтвердила правоту Н.Е. Жуковского. В первой четверти XX в. больших успехов удалось добиться конструкторам, использовавшим мно- многовинтовую схему, а не двухвинтовую, как предполагал Ш. Ренар. В конце того же 1904 г. Н.Е. Жуковский выступил в Московском об- обществе любителей естествознания с докладом «Теория винта, работаю- работающего только на растяжение». Доклад был повторен в 1904 г. в Матема- Математическом обществе, а в январе 1905 г. ученый выступил в Политехниче- Политехническом обществе с докладом «О винтах, не подвергающихся сгибанию». Текстов докладов не сохранилось. Однако с большой долей вероятности можно утверждать, что терминами «работающий только на растяжение» и «не подвергающийся сгибанию» Жуковский обозначал вертолетный несущий винт с конструктивным углом конусности лопастей или гори- горизонтальным шарниром. Такие конструкции, уменьшающие нагрузки в комлях лопастей несущего винта, начали появляться в то время. Кроме того, в 1904 г. Н.Е. Жуковский выступил в Обществе люби- любителей естествознания с докладом «Рассмотрение проекта геликоптера 86
"Мотылек"», Этот доклад еще раз свидетельствует о том, что в нача- начале века «отец русской авиации» уделял большое внимание вертоле- вертолетам. Сведений о вертолете Жуковского не сохранилось, однако био- биограф ученого, его племянница Е.А, Домбровская, на основе его архи- архивов, а также документов и личных воспоминаний учеников профессо- профессора утверждала, что в 1904 г. «работая в Кучинской лаборатории, Ни- Николай Егорович вместе с Неждановским составил проект летательного аппарата, похожего на автожир, построенный около 1925 г. испан- испанским инженером Сиерва... Он пришел к мысли соединить геликоптер с аэропланом при помощи вращающихся крыльев. Для этого он пред- предложил свободно укрепить винт на валу и самый вал поставить почти в вертикальном положении на тележку, снабженную колесами и тянущим пропеллером. По этому поводу Николай Егорович написал своему асси- ассистенту письмо, в котором нарисовал схему такой тележки, под которой сделал надпись: "Вольно, как в игрушке"», К сожалению, никаких дру- других сведений о данной разработке не удалось разыскать. Что из себя представляло данное сооружение — прообраз автожира, упомянутый в то же время геликоптер «Мотылек» или испытательный стевд для иссле- исследования работы вертолетного несущего винта в режиме косой обдувки, т.е. при полете с поступательной скоростью, — неизвестно, В 1907 г, вышла работа Н,Е. Жуковского «Теория гребного винта с большим числом лопастей». В ней ученый как бы подытожил весь опыт, накопленный при разработке известной еще в 60-х гг. XIX в. теории идеального винта. Важнейшим достоинством этой работы был данный впервые аналитический вывод формулы двух третей, полу- полученной ранее Ш. Ренаром лишь эмпирическим путем. Эта работа Н.Е, Жуковского внесла весомый вклад в становление аэродинамики вертолета. Таким образом, данная формула по праву может назы- называться «формулой Ренара — Жуковского», а не «формулой Вельне- ра», что, к сожалению, встречается в литературе. Освецимский. Испытания несущего винта, 1903. Изобретатель Ос- вецимский построил и испытал в мастерских Учебного воздухоплава- воздухоплавательного парка модель несущего винта, представлявшего собой видо- видоизмененный архимедов винт. Испытания доказали, что такой винт не только имел невысокую эффективность, но и «валился набок вследст- вследствие своей несимметричности». Впоследствии военное ведомство отка- отказывало в поддержке изобретениям, предлагавшим для испытаний вин- винты подобных типов. Г.П. Жарков. Проект, 1905. В начале XX в. в России и других странах предпринимались безуспешные попытки использовать в каче- качестве наблюдательных пунктов вместо привязных аэростатов воздуш- воздушные змеи. Коллежский асессор из Омска Григорий Павлович Жарков предложил военному ведомству заменить на воздушном змее парус- парусную поверхность несущим винтом. Поэтому на разработанном им «Змейковом летательном снаряде» ось несущего винта была не строго 87
вертикальна для того, чтобы он создавал тягу, обратную натяжению канатов привязи. Эти же канаты должны были предохранить гондолу вертолета-змея с двигателем и наблюдателем от вращения под дейст- действием реактивного момента несущего винта. Проект поддержки не получил. В годы первой мировой войны Т. Карман пытался приме- применять тросы привязи для балансировки вертолета. В.И. Ребиков. Испытания несущего винта и проект, 1906. Мос- Московский инженер Василий Иванович Ребиков был одним из активных сторонников авиации. Из различных видов летательных аппаратов тя- тяжелее воздуха он предпочитал аппараты вертикального взлета и по- посадки: махолет и вертолет. В последнем десятилетии XIX в. он провел большие экспериментальные исследования с различными типами кон- конструкции махолетов. Его доклады заслушивались на заседаниях ИР- ТО. К началу XX в. у Ребикова возникла идея объединить на одном органе два средства создания подъемной силы: машущее крыло и не- несущий винт. Был разработан проект несущего винта, ось которого могла совершать колебания вверх-вниз, в результате чего лопасти, вращаясь, двигались поступательно вверх-вниз (рис. 40). Интересной Рис, 40. Проект вертолета-махолета В.И.Ребикова A906 г.) 88
особенностью проекта В.И. Ребикова было использование двух руле- рулевых винтов, установленных спереди и сзади несущего, для баланси- балансировки реактивного момента несущего винта на разрабатываемом од- одновинтовом вертолете. Похожую схему впоследствии имел первый сог ветский вертолет ЦАГИ 1-ЭА. После неудачной попытки получить российскую привилегию Ребиков в 1906 г. запатентовал свой аппарат в Германии и Великобритании. А.И. Шабский. Обзор работ по вертолетостроению, 1907. Офицер Учебного воздухоплавательного парка, главный конструктор первых российских дирижаблей А.И. Шабский в начале 1907 г. опубликовал статью о достигнутом мировом уровне авиации. Он описал конструк- конструкции наиболее удачных винтокрылых аппаратов, их характеристики и, будучи вторым после Н.Е. Жуковского ученым, проанализировавшим результаты исследований Ш. Ренара, сопоставил их достижениями других энтузиастов вертолетов. Шабский отметил чрезмерный опти- оптимизм выводов Ренара о максимальной полезной нагрузке вертолета, обусловленный недостаточным вниманием к обеспечению прочности несущих винтов. Конструктор пришел к выводу, что для достижения успеха в создании натурного вертолета необходимо обеспечить не только малый удельный вес силовой установки, высокие аэродинами- аэродинамические характеристики несущих винтов, но и малый удельный вес, большой диаметр, жесткость и прочность этих винтов. В заключение Шабский касательно вертолетов заявил, что «динамический полет возможен и теперь, т.е. при современном состоянии пропеллеров и двигателей». Вскоре правота данного вывода подтвердилась. 89
ПЕРВЫЕ ВИНТОКРЫЛЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ В 1907 — 1914 гг. авиация достигла громадных успехов. Опытные самодеты строились в большинстве цивилизованных стран, а с 1908 г. началось их серийное производство. Быстро улучшались летно-техни- ческие характеристики самолетов, которые стали сначала применять- применяться для спортивных и развлекательных целей, а затем поступили на вооружение армий и флотов. Стремительный прогресс самолетострое- самолетостроения привел к появлению различных государственных и общественных авиационных учреждений, в том числе научно-исследовательских ин- институтов и лабораторий. Их деятельность способствовала успехам не только самолетов, но и вертолетов. Несмотря на то что большинство авиационных конструкторов де- делало ставку на более перспективный самолет, сохранилось и опреде- определенное число убежденных приверженцев вертолетостроения, которые начали свою деятельность в авиации с постройки винтокрылых ап- аппаратов. Правда, некоторые из них, например такие, как Л. Бреге, И.И. Сикорский и Г. Райт, отошли в дальнейшем от своей «первой любви» и занялись самолетами, но на их место вставали новые энту- энтузиасты использования несущего винта. После некоторого уменьшения интереса к винтокрылой технике, вызванного впечатляющими успеха- успехами самолетостроения, во втором десятилетии XX в. наметилась тен- тенденция к его восстановлению, которая связана с изменением отноше- отношения к вертикально взлетающему аппарату. Если раньше большинство конструкторов рассматривало вертолет как одно из возможных средств подъема в воздух, альтернативное самолету, то по мере накоп- накопления опыта самолетостроения, вертолет стали оценивать как средство, с помощью которого можно решать задачи, невыполнимые для аэропла- аэропланов: вертикальные взлет и посадка, неподвижное висение в воздухе, по- полеты на малых скоростях. Последняя задача имела особое значение в связи с многочисленными катастрофами первых аэропланов из-за по- потери скорости. Много материалов о постройке вертолетов, их конст- конструкции, результатах испытаний приводилось в периодической печати и специальной литературе. Конструкции аппаратов патентовались. Вертолетостроение в начале XX в. достигло больших успехов. Нача- Началась постройка вертолетов с двигателями внутреннего сгорания. Сначала поднялись в воздух малоразмерные вертолеты с мотоциклетными двига- 90
телями, а в 1905 г. на стенде М. Л еже был впервые с помощью несущих винтов поднят в воздух человек. Решающим в истории вертолетострое- ния стал 1907 год. 24 августа этого года впервые оторвался от земли вертолет Л. Бреге с летчиком на борту. Правда, этот аппарат можно бы- было назвать вертолетом только условно — слишком многого не хватало в его конструкции, например органов управления и балансировки. Верто- Вертолет Бреге мог висеть в воздухе только поддерживаемый механиками. Первый отрыв от земли на вертолете был обусловлен объективным ходом развития науки и техники. Во-первых, были созданы легкие и мощные двигатели внутреннего сгорания (у - 3 - 5 кг/л.с). Во-вто- Во-вторых, на основе результатов многолетних экспериментальных исследо- исследований и появившейся теории «элемента лопасти» С.К. Джевецкого были созданы несущие винты с достаточно высокими аэродинамиче- аэродинамическими характеристиками (КПД до 0,55). В-третьих, накопленный в авиации опыт позволил построить винты и другие части конструкции достаточно легкими и прочными. И, наконец, оптимальный диаметр (8 м) несущих винтов и рационально выбранная схема (четырехвин- товая) позволили осуществить кратковременные подъемы вертолета в воздух. Вскоре, в ноябре 1907 г. в воздух поднялся вертолет П. Кор- Корню двухвинтовой продольной схемы, но его успехи были скромнее. Еще более низкими были результаты, достигнутые на первых отор- оторвавшихся в 1908 г. от земли вертолетах поперечной (Г. Райт) и соос- ной (Дж. Уильяме) схем. Одновинтовым натурным вертолетам не удалось оторваться от земли вплоть до 1925 г. Следующей за первым отрывом вертолета от земли актуальной за- задачей вертолетостроения стал управляемый полет с поступательной скоростью, для реализации которого требовалось оснастить винтокры- винтокрылый аппарат эффективными органами управления. Первые вертолеты их не имели, так как не обладали достаточной подъемной силой. По- Поэтому необходимо было продолжить исследования по аэродинамике и динамике вертолета с целью повышения подъемной силы несущих винтов, углубления представлений об устойчивости, определения осо- особенностей балансировки и управления вертолетом, в первую очередь на режиме косой обдувки (т.е. при горизонтальном полете), выбора наиболее рациональных, легких и эффективных органов управления. Впервые полноценный управляемый полет на вертолете с поступа- поступательной скоростью удалось осуществить только в 1919 г. Э. Берлине- ру, т.е. значительно позднее. Таковы общие особенности развития ми- мирового вертолетостроения в рассматриваемое.время. В России 1907 — 1914 гг. авиация также стремительно развива- развивалась: приобретались новейшие зарубежные аппараты, успешно строи- строились свои образцы, создавались воздухоплавательные общества, круж- кружки, аэроклубы и авиационные школы, расширялись существующие и создавались новые аэродинамические лаборатории. Появившиеся оте- отечественные авиазаводы наладили серийное производство самолетов. В 91
результате к началу первой мировой цойны Россия имела одну из са- самых сильных военных авиаций в мире. Широкое внедрение в армию накануне первой мировой войны но- новых видов техники привело к созданию Главного военно-технического управления (ГВТУ), в состав которого вошел бывший Воздухоплава- Воздухоплавательный отдел ГИУ. В этом учреждении была сосредоточена вся дея- деятельность военного ведомства по изучению проектов и предложений винтокрылых летательных аппаратов. Кроме того, в 1902 г. был обра- образован Императорский Всероссийский аэроклуб, в Технический отдел которого могли обращаться изобретатели. С 1908 г. большую помощь изобретателям, в первую очередь в квалифицированном разборе проектов специалистами, стало оказы- оказывать возникшее в Москве «Общество содействия успехам опытных на- наук и их практических применений им. Х.С. Леденцова» (Леденцов- ское общество). Произошли изменения в российском патентном деле. Теперь выдачей привилегий занимался не Департамент торговли и мануфактур Министерства финансов, а вновь сформированное в нача- начале века Министерство торговли и промышленности. Анализ сохранив- сохранившихся архивов этих учреждений позволяет проследить за разработкой проектов винтокрылых аппаратов в России, отметить характерные для этого времени черты и особенности. Дополнить картину позволяет и обзор появившихся многочисленных научных исследований. В 1907 — 1914 гг. российское вертолетостроение достигло значи- значительных успехов. Бурное развитие авиации и воздухоплавания при- привлекало внимание все более широких слоев населения дореволюцион- дореволюционной России. Расширились сословные и географические границы соста- состава конструкторов вертолетов. Этому способствовали расширение сети воздухоплавательных обществ и аэроклубов, съезды, печать. Если раньше разработка вертолетов носила эпизодический характер, то на- начиная с 1907 г. ежегодно стало появляться множество проектов, моде- моделей и натурных аппаратов. Особенно «урожайными» были 1909 — 1910 гг., затем число разработок уменьшилось. Изобретатели убеди- убедились в сложности создания винтокрылого аппарата и предпочли более простой и перспективный самолет. Часть разработок была сделана на высоком для своего времени научно-техническом уровне, а часть — на примитивно-дилетантском, тем не менее даже в них встречались интересные предложения, достойные быть отмеченными. В 1907 г. в России (Выгорницким) был построен первый малоразмер- малоразмерный вертолет и началось создание первых натурных аппаратов с двига- двигателями внутреннего сгорания. В 1908 г. под влиянием успехов мировой авиации военное ведомство впервые рискнуло оказать финансовую под- поддержку изобретателю вертикально взлетающего аппарата тяжелее воз- воздуха, но разработка «Аэромобиля» В.В.Татаринова закончилась прова- провалом. К испытаниям первых отечественных винтокрылых аппаратов с двигателями внутреннего сгорания приступили с 1909 г., однако резуль 92
таты были посредственными. Ни одному вертолету не удалось подняться в воздух с летчиком на борту. Особенность развития промышленности в России, заключавшаяся в высокой концентрации капитала на крупнейших предприятиях, которым были невыгодны мелкие заказы изобретателей, обусловила низкие производственные возможноти меяких механических мастерских, услугами которых пользовались русские конструкторы верто- вертолетов. Недостаточная надежность частей конструкции, особенно трансмис- трансмиссии, невысокие результаты, достигнутые отечественными конструкторами, во многом определялись отсутствием в России широко развитой сети вело- велосипедных и авторемонтных мастерских, которые служили производст- производственной базой для зарубежных вертолетостроителей. Военное ведомст- ведомство России после скандальной неудачи с попыткой постройки вертоле- вертолета В.В. Татаринова воздерживалось от оказания государственной под- поддержки другим изобретателям. Конструкторы вертолетов были вынужде- вынуждены строить аппараты за свой счет или с помощью общественных органи- организаций, которой, безусловно, было недостаточно. Стало ясно, что созда- создание вертолета не под силу изобретателю-одиночке, поскольку требует комплексного, коллективного подхода с использованием новейших до- достижений науки и техники, в первую очередь аэродинамики, динами- динамики и прочности, при постоянной финансовой поддержке. Параллельно с проектированием и постройкой вертолетов в России продолжались экспериментальные и теоретические исследования несу- несущих винтов в Кучинском аэродинамическом институте, лабораториях Московского университета и технического училища, в Учебном воздухо- воздухоплавательном парке. Экспериментальные исследования несущих винтов начались в лабораториях Петербургского и Киевского политехнических институтов, а также в лаборатории Петербургского института инженеров путей сообщения. Некоторые изобретатели проводили испытания вин- винтов на самодельных стендах. Огромное значение как для отечествен- отечественного, так и мирового вертолетостроения имело создание Н.Е. Жуков- Жуковским вихревой теории, а Г.Х. Сабининым и Б.Н. Юрьевым импульс- импульсной теории винтов. Использование теорий позволило достаточно точ- точно определять рациональные параметры несущих винтов на осевых режимах работы. Принципиально важное значение имели результаты отечественных исследований режима авторотации винтов. Постройка вертолетов, экспериментальные и теоретические исследо- исследования несущих винтов способствовали разработке и совершенствованию отечественными учеными и конструкторами методов проектирования винтокрылых летательных аппаратов. Была признана взаимосвязь схе- схемы, параметров и компоновки вертолета. Совершенствовались методы аэродинамическрго и весового расчетов, оптимизации параметров и вы- выбора схемы винтокрылого аппарата. Появились даже отдельные публи- публикации (Б.Н. Юрьева, В.И. Ярковского — комплексные исследования по всему циклу'проектирования вертолета: от определения типа и конст- конструкции отдельных агрегатов до выбора схемы и параметров всего аппарата 93
в целом), посвященные вопросам аэродинамики, динамики полета и расчета на прочность. В России проектировались и строились аппара- аппараты всех известных схем. Конструировались прообразы преобразуемых аппаратов, винтокрылов, именовавшиеся в то время «геликопланами». Они должны были обладать достоинствами самолета и вертолета. Части и детали конструкции разрабатывались по принципу обеспе- обеспечения минимального веса при сохранении прочности и жесткости. Особое внимание уделялось совершенствованию конструкции несущих винтов, трансмиссии и органов управления. Были разработаны авто- автомат перекоса, ряд элементов трансмиссии. Закладывались основы нау- науки о прочности вертолета. Большой вклад в развитие динамики винтокрылых летательных аппаратов внесли российские ученые. Ими были проанализированы особенности динамики полета винтокрылого аппарата на специфиче- специфических вертолетных режимах полета, в первую очередь на режиме ко- косой обдувки несущего винта при полете с поступательной скоростьк (Д.П. Рябушинский и Н.Е. Жуковский) и на режиме авторотации (Д.П. Рябушинский, Б.Н. Юрьев и др.), теоретически осмыслена при- природа сил и моментов, действующих на вертолет в полете, начаты исс- исследование повышения устойчивости вертолета, разработаны средства автоматической стабилизации. Эти исследования характеризуют оте- отечественное вертолетостроение в 1907—1914 гг. Д.П, Рябушинский. Исследования по вертолетной тематике. 1904—1918. Важную роль в становлении отечественной авиационной науки сыграл Дмитрий Павлович Рябушинский A882—1962) из изве- известного рода московских миллионеров и заводчиков. Вместо того чтобь продолжать фамильное дело, он отошел от коммерции и решил посвя- посвятить свою жизнь науке. Учась в Московской практической академии, коммерческих наук и слушая там лекции Н.Е. Жуковского, Рябушин ский заинтересовался авиацией и по окончании учебного заведени по совету своего великого учителя построил научно-исследователь ский институт, оборудованный всем необходимым для аэродинамиче- аэродинамических исследований. В сентябре 1905 г, Рябушинский отмечал, что главная цель созданного им института «заключается в установление точных данных для практического осуществления динамического спо- способа летания, т.е. устройства летательных аппаратов более тяжелых нежели воздух». В программе института в числе прочих был записа пункт «Практическое применение законов сопротивления воздуха (ус тройство и изучение геликоптеров, аэропланов, змеев...)». Постройка аэродинамического института* велась в имении Ряб> шинских в Кучино под Москвой. Она началась в июле 1904 г. и зз Главное здание института частично сохранилось до настоящего времени. 94
кончилась к концу года. Кучинский аэродинамический институт стал одним из первых в мире учреждений такого типа. Его оборудование отвечало самым высоким требованиям. Н.Е. Жуковский непосредст- непосредственно руководил строительством и оборудованием лабораторий, наме- намечал основные направления научных исследований. Важное место от- отводилось вертолетной тематике*. Жуковский привлек к строительству и последующим научным исследованиям в Кучинском институте сво- своих лучших соратников и учеников: В.В. Кузнецова, С.С. Нежданов- ского, Б.М. Б у беки на, К.А. Есипова, Л.С. Лейбензона и др. Строи- Строительство обошлось Д.П. Рябушинскому в 100 тыс. рублей, и в даль- дальнейшем он расходовал на исследования в год до 40 тыс. Никаких ма- материальных доходов владельцу институт не приносил. Однако создать мощную научную школу на базе Кучинского аэро- аэродинамического института не удалось. Рябушинский придал своему ин- институту «совершенно частный характер», предпочитая самостоятельно проводить все исследования. Это, безусловно, затрудняло сотрудниче- ртво с ним Н.Е. Жуковского и других ученых. Жуковский вниматель- внимательно следил за результатами исследований в Кучино, давая Рябушин- Рябушинскому научную консультацию, но с 1906 г. непосредственного участия в работе института не принимал. Удовлетворял свое честолюбие Д.П. Рябушинский, публикуя ре- результаты исследований. Всего вышло шесть бюллетеней Кучинского института, получивших широкую известность за рубежом и принес- принесших заслуженную славу Кучинскому аэродинамическому институту Рябушинского и его сотрудникам. В бюллетенях института печата- печатались не только статьи Рябушинского, но и работы Н.Е. Жуковского и В.В. Кузнецова. Основываясь на них, отметим основной вклад Д.П. Рябушинского и его сотрудников в становление науки о вертолете. В первом бюллетене Кучинского аэродинамического института бы- были опубликованы статьи Д.П. Рябушинского «Исследования над воз- воздушным винтом, вращающимся в воздушном потоке, направленном перпендикулярно к оси винта» и «Исследование вращения симметрич- симметричных пластинок в потоке воздуха и определение на них давления». Первая статья содержала результаты начала исследований Рябушин- Рябушинского по давно интересовавшей энтузиастов вертолетостроения про- проблеме: аэродинамика вертолета и его несущего винта в косом потоке, т.е. при полете с поступательной скоростью. Были установлены уве- увеличение подъемной силы несущего винта и уменьшение потребной мощности. Важную роль в истории вертолетостроения сыграла вторая работа. В аэродинамической трубе, а затем в гидродинамической ла- лаборатории института исследовалось вращение моделей винтов с лопа- В предыдущей главе была отмечена совместная разработка Жуковского и Неждановского в Кучинском институте винтокрылого аппарата. 1 — 95
Рис. 41. Модели винтов, испытывавигихся на авторотацию в Кучинском аэродинамическом институте Рис. 42. Устройство Д.Л.Рябушинского для испытаний винтов на авторатщию в аэродинамической трубе 96
1 I I I 1 5 I о со 4-355 97
стями разной площади и формы (рис. 41). Раскрученный винт поме- помещали в поток воздуха или воды так, чтобы его ось была направлена по потоку (рис. 42). Было выявле- выявлено, что сопротивление, оказывае- оказываемое вращающимся винтом потоку, значительно больше, чем сопротив- сопротивление неподвижного винта, и близ- близко к сопротивлению сплошного плоского диска. Кроме того, было установлено, что винт не останав- останавливается, его вращение поддержи- поддерживается самим потоком. Таким обра- образом Д.П. Рябушинский впервые на- научно доказал наличие режима ав- авторотации (самовращения) винтов. Всесторонние исследования позво- позволили выявить зависимость подъем- подъемной силы, возникающей на авторо- тйрующем винте, от параметров винта и потока. Кроме того, прово- проводились исследования вращающихся в потоке винтов, к которым подво- подводилась мощность. Результаты иссле- исследований Рябушинским режима авто- авторотации получили всемирную изве- известность, цитировались в научных работах вплоть до 20-х гг. и послу- послужили основой для признания авто- авторотации наиболее целесообразным режимом аварийной посадки винто- винтокрылого аппарата. Созданная в Кучинском аэроди- аэродинамическом институте мощная экс- экспериментальная база ' позволила расширить исследования воздуш- воздушных винтов, в том числе и верто- вертолетных. Д.П. Рябушинским были сконструированы два испытатель- испытательных стенда, непосредственно предназначенных для исследований не- несущих винтов (рис. 43), существенно модернизирован и построен стенд для испытаний винтов, разработанный ранее французским эн- энтузиастом вертолетов Ш. Ренаром, а также создано уникальное точ- точное оборудование (рис. 44) для испытаний винтов в аэродинамической трубе. Разработанные Рябушинским конструкции испытательных стендов впоследствии использовались в других российских аэроди- аэродинамических лабораториях. Оценивая разработку стендов и проведен* Рис. 44. Устройство Д.П.Рябуишнского для испытаний винтов в аэродинамической трубе 98
Рис. 45. Схема стенда Д.П.Рябушинского для исследований индуктивной скорости под несущим винтом ные на них исследования, в 1911 г. Н.Е. Жуковский смог назвать Д.П. Рябушинского «одним из пионеров» исследований вертолетных винтов наравне с Г. Вельнером и Ш. Ренаром. Результаты проведенных в институте исследований по винтам бы- были предоставлены Д.П. Рябушинским в фундаментальном труде «Ис- «Исследования по воздушным винтам», составившем основу второго бюл- бюллетеня Кучинского аэродинамического института. Рябушинским впервые был сконструирован и построен уникальный стенд для исследования индуктивной скорости потока под несущим винтом. Основой стенда (рис. 45) был специальный щуп, служивший для измерений пульсаций потока под ним. Исследователь измерял осевые индуктивные скорости и, вычисляя приращение количества движения, определял подъемную силу. Им впервые было установлено «воронкообразное» распределение индуктивных скоростей по диску винта. Исследовались развиваемая винтом подъемная сила и потреб- потребная мощность, изучалось влияние на них числа и формы лопастей. Было получено множество экспериментальных зависимостей тяги винта от частоты вращения при его работе в осевом потоке. Причем замеры производились при вращении винта как в одну, так и в дру- другую стороны. Это дало возможность изучить работу винта на всех ха- характерных режимах: пропеллера, ветряка и воздушного тормоза, с плавным переходом от одного режима к другому, включая состояние авторотации и «вихревого кольца». Рябушинским впервые было вве- введено понятие относительного КПД винта, определено его значение для существующих винтов. Во втором бюллетене Д.П. Рябушинским много внимания было уделено результатам исследований работы несущего винта в косом потоке, которые ученый проводил на построенном им самим испыта- испытательном стенде оригинальной конструкции, позволяющем замерять подъемную силу, крутящий момент, продольную и боковую силы и моменты, которые возникали на несущем винте при обдувке его боко- боковым потоком воздуха (рис. 46). Все это имело принципиально важное 99
значение для исследования динамики полета винтокрылого аппарата при движении с, поступательной скоростью. • Интересные статьи, касающиеся работы винтов, были опубликова- опубликованы Д.П. Рябушинским в 1912 г. в четвертом бюллетене Кучинского аэродинамического института. К их числу относится «Заметка о воз- воздушных винтах». В статье «Исследования по винтам» Д.П. Рябушин- ский, основываясь на фотографиях О. Фламма и результатах собст- собственных исследований, попытался представить вихревой характер воз- возникновения подъемной силы на несущем винте (рис. 47). Он привел в целом правильную картину вихревой системы, соответствующей несу- несущему винту, но изобразил несуществующий вихрь, идущий вверх от винта. Развить свою работу в вихревую теорию винта Д.П. Рябушин- скому не удалось. В его работах второго десятилетия XX в. чувствует- чувствуется ослабление интереса к вертолетной тематике. Рябушинский пред- предпочел углубиться в развитие экспериментальной аэродинамики, со- создав разнообразные приборы и стенды. Значителен его вклад в разра- разработку общей теории подобия. В годы первой мировой войны ученый занялся разработкой ракетного оружия. Вклад, внесенный Д.П. Рябу- Рябушинским в исследование аэродинамики и динамики полета винтокры- винтокрылой техники, позволяет считать его вместе с Н.Е. Жуковским осново- основоположником отечественной вертолетной теории, впрочем, как и всей экспериментальной аэродинамики в целом. Результаты эксперимен- Рис. 46. Стенд Д.П.Рябуишнского для исследования несущего винта в косом потоке 100
тальных исследований Рябушин- ского послужили основой многих последующих отечественных и за- зарубежных работ по проблемам винтокрылых аппаратов. Н.Е. Жуковский. Исследова- Исследования винтов, 1907—1918. Резуль- Результатом проведенных в аэродинами- аэродинамических лабораториях Московского университета и Кучинского инсти- института исследований работы несуще- несущего винта на режиме косой обдувки был труд Н.Е. Жуковского «Опыт теоретического определения эф- эффекта ветра, дующего в плоскости геликоптерного винта», опублико- опубликованный во втором бюллетене Ку- Кучинского института A909 г.). В нем ученый теоретически устано- установил зависимость подъемной силы несущего винта и потребляемой им мощности от горизонтальной скорости полета, выявил возник- возникновение при этом продольного и поперечного моментов и предло- предложил формулы для их расчета*. Эта работа Н.Е. Жуковского, по сути дела, является основой оте- отечественной научной школы дина- динамики полета вертолета. К концу первого десятилетия XX в. стала очевидной большая перспективность самолета по сравне- сравнению с вертолетом. С этого времени Н.Е. Жуковский в основном зани- занимался проблемами бурно развивавшегося самолетостроения, но при этом" никогда не забывал и о вертолете, в развитие науки о котором он внес столь большой вклад в самом начале XX в. При проведенной благодаря поддержке Леденцовского общества модернизации аэроди- аэродинамической лаборатории университета в 1911 г. под руководством Н.Е. Жуковского был построен новый испытательный стенд для исс- исследований несущих винтов. Он позволял испытывать винты диамет- диаметром до пяти метров, по сути дела, вертолетные винты в натуральную Рис. 47. Изображение Д.Л.Рябуишнским вихревой системы, соответствующей несущему винту По свидетельству Б.Н. Юрьева, Н.Б. Жуковский предполагал возникновение не только моментов, но и боковой и лобовой сил. 101
величину. Стенд для испытаний несущих винтов был установлен по решению ученого в основанной в 1909 г. аэродинамической лаборато- лаборатории Московского технического училища, где в 1909—1914 гг. группа студентов под руководством Жуковского провела всесторонние иссле- исследования вертолетных винтов. По указанию своего учителя студенты тщательно изучили индуктивный поток за винтом, исследовали поля скоростей и давлений. Особенно Жуковского интересовали вихри, воз- возникавшие в потоке воздуха за винтом. Студентами был разработан ори- оригинальный метод их определения при помощи микрофлюгерков. Режим авторотации винтов исследовался студентов Г.В. Сорокоумовским. Результаты экспериментальных исследований способствовали со- созданию Н.Е. Жуковским вихревой теории винта, основы которой бы- были им изложены еще в 1905 г. в работе «О присоединенных вихрях». В 1909 г. на XII съезде естествоиспытателей и врачей в Москве он сделал доклад «Грузоподъемность летательны* машин и вихревая тео- теория гребного винта». Полностью теория Жуковского была представле- представлена в четырех статьях «Вихревая теория гребного винта», опублико- опубликованных в 1912, 1914, 1915 и 1918 гг. Ее создание имело важное зна- значение для развития авиационной науки. Вихревая, теория Жуковского послужила научной основой для проектирования несущих винтов и дальнейшего развития их аэродинамической теории. В соответствии с теорией студентами Московского технического училища были постро- построены и исследованы на стендах вертолетные винты, получившие в честь своего автора название «НЕЖ». Результаты многолетних исследований по авиации были обобщены Н.Е. Жуковским в 1911 г. в курсе «Теоретические основы воздухо- воздухоплавания», который он читал студентам Московского технического училища. Важное место в курсе отводилось теории проектирования несущих винтов и описанию стендов для их испытания. Были рас- рассмотрены основные режимы работы несущего винта, в том числе ав- авторотация и режим «вихревого кольца». В последном случае ученый отметил, что «весь анализ, основанный на том, что под винтом есть струя, станет неприложимым». Жуковский по праву может считаться основоположником отечест- отечественной науки о вертолетах. Опубликованные им в начале XX в. тру- труды, такие, как «О полезном грузе, поднимаемом геликоптером», «Те- «Теория гребного винта с большим числом лопастей» и «Опыт теоретиче- теоретического определения эффекта ветра, дующего в плоскости геликоптер- ного винта», в совокупности с некоторыми публикациями Д.П. Рябу- шинского, В.И. Ярковского и Б.Н. Юрьева (см. далее) явились осно- основой трех направлений отечественной теории: проектирования, аэроди- аэродинамики и динамики полета вертолета. Ч.А, Таньскин. Проект вертолета-мускулолета и исследования несущего винта, 1902—1909. В конце 1901 г. к командующему Вар- Варшавского военного округа обратился с просьбой о выделении 3500 руб- 102
лей на постройку вертолета Чеслав Адамович Таньский A863—1942). Варшавский художник был хорошо известен как энтузиаст авиации. Командование округа оказывало ему поддержку в постройке и испы- испытании планеров. Таньский собирался построить самолет, однако после гибели кумира планеристов О. Лилиенталя взгляды его изменились и он приступил к разработке вертолета «Шрубовец» (по-польски греб- гребной винт — шруб). В своем обращении в военное ведомство художник отметил: «Винтовая воздухоплавательная машина раньше или позже, Рис. 48. Вертолет Ч.А.Таньского в варианте мускулолета A907 г.) не у нас, то за границей, должна быть изобретена как единственный, прочный способ обладания воздухом и для военных целей имеет боль- большое значение. Машина эта легко подымает себя и значительный груз, может стоять неподвижно в воздухе, при опыте же и усовершенство- усовершенствовании будет двигаться в любом направлении». В качестве доказа- доказательства реальности своего проекта он приводил известную игруш- игрушку — модель вертолета, которая вследствие «свойственных ей форм не может не летать, как не может не войти бур в доску. Предлагае- Предлагаемая мною машина — та же игрушка в большом виде. Вместо рези- резиновой пружины — паровой мотор, рамы и прочее стальное...». Проект вертолета массой около 600 фунтов B46 кг) был передан на рассмотрение в ГИУ, но из-за отсутствия в нем каких-либо расче- расчетов и убежденности петербургских специалистов в большей перспек- 103
тивности самолета Таньскому в поддержке отказали. Тогда в 1905 г. он приступил к постройке вертолета за свой счет. Построенный в 1907 г. вертолет соосной схемы имел, по данным польских историков, двухлопастные несупще винты диаметром до 8,5 м и весил около 25 кг. Первоначально с помощью специальной «упряжки» вертолет (рис. 48) крепился к спине солдата, который, вращая руками специальные ру- рукоятки, приводил в действие винты. Однако затем вертолет-мускуло- лет установили на подставке-треноге, превратив в испытательный стенд (рис. 49). Была получена подъемная сила 12 кг. В 1909 г. Тань- ский заменил мускульный привод вертолета мотоциклетным двигате- двигателем «Анзани» мощностью 2,5 л.с. Из-за плохого охлаждения двига- Рис. 49. Ч.АТаньский у своего вертолета, превращенного в испытательный стенд A909 г.) тель сильно нагревался, что затрудняло испытания. Таньский прекра- прекратил доводку вертолета. Впоследствии, в конце 20-х гг. художник возоб- возобновил разработку вертолета, но ограничился постройкой моделей. И.И. Острый. Вертолет-мускулолет, 1907. Житель Ново-Никола- евска (Новосибирска) И.И. Острый в 1911 г. сообщил в Император- Императорский Всероссийский аэроклуб, что им в 1907 г. был построен верто- вертолет-мускулолет весом больше пуда A6 кг). 104
Л.И. Корнильев. Вертолет-мускулолет, 1907. Леонид Иванович Корнильев в 1909 г. сообщил во Всероссийский аэроклуб о проведен- проведенных им в сентябре 1907 г. под Петербургом испытаниях одновинтово- одновинтового вертолета-мускулолета, построенного «исключительно из стали и, шелка» весом 50 фунтов B0,5 кг). Выгорницкий. Малоразмерный вертолет, 1907. В начале 1907 г. капитан 1-го Туркестанского стрелкового батальона Выгорницкий привез в ГИУ для проведения опытов малоразмерный вертолет соос- ной схемы (рис. 50). Вертолет был впервые оснащен механизмом из- изменения общего шага несущих винтов для превращения их при отказе Рис. 50. Схема малоразмерного вертолета Выгорнщкого A907 г.) двигателя в парашюты. Масса вертолета без двигателя составляла 16 кг, диаметр винтов 2 м. По сообщению капитана, при стендовых испыта- испытаниях вертолет развивал подъемную силу 32 кг при угле установки ло- лопастей 25—30е, частоте вращения винтов 100—120 об/мин и мощно- мощности двигателя 1,5 л.с. Конструктор ходатайствовал об оснащении его вертолета более мощным двигателем и продолжении испытаний. На основании их результатов Выгорницкий предполагал построить увели- увеличенный вертолет с двигателем 40 л.с. Масса большого вертолета оце- оценивалась в 7 пудов A12 кг). Продолжить в Учебном воздухоплава- воздухоплавательном парке испытания вертолета Выгорницкого согласился Е.С. Фе- Федоров, однако об их результатах ничего не известно. По-видимому, 105
создание собственного самолета и последовавшая вскоре смерть поме- помешали Федорову завершить испытания первого построенного после «аэродромической машины» М.В. Ломоносова малоразмерного верто- вертолета. Н.А. Артемьев. Исследования несущего винта, 1907—1908. Уче- Ученик Н.Е. Жуковского профессор Киевского политехнического инсти- института Николай Андреевич Артемьев A870—1948) был одним из пионе- пионеров авиации в Киеве. По его инициативе в 1905—1906 гг. при меха- механическом кружке института была создана воздухоплавательная сек- секция. В 1907—1908 гг. Артемьев проводил опыты с «махо-пропелле- ром», представлявшим собой стальной маховик на вертикальной оси с установленными на нем поворачивающимися лопастями. Эксперимен- Экспериментатор раскручивал маховик при нулевом угле установки лопастей. За- Затем он увеличивал угол их установки и «махо-пропеллер» подпрыги- подпрыгивал в воздух. Продолжения работы не имели. В,В. Татаринов. Вертолет, 1908—1909. В 1908 г. в отечественной прессе стали появляться заметки типа: «Если воздушный шар фран- француза Монгольфье открыл собою мировую эпоху воздухоплавания, ес- если немцу Отто Лилиенталю с его летающим змеем тяжелее воздуха принадлежит вступление во вторую стадию, то — мы говорим это с непоколебимой уверенностью — русскому изобретателю Владимиру Валернановичу Татаринову будет принадлежать заслуга открытия новой — третьей эры в этой области: принципа свободного висения и передвижения в воздухе при помощи аппарата тяжелее воздуха». Дело в том, что наслышанное о зарубежных успехах авиации рус- русское общество с нетерпением ожидало появления «собственного Райта или Цеппелина». В это время в прессу просочились сведения о разработке Татариновым летательного аппарата невиданного ранее типа. Татаринов был известен как талантливый изобретатель. Особую известность принесло ему в 1906 г. изобретение беспоршневого гид- гидравлического пресса. За границей изобретатель познакомился с фран- французскими энтузиастами авиации. Под их влиянием он увлекся авиа- авиацией, строил планеры, а в 1908 г. спроектировал махолет неизвестно- неизвестного ранее типа. Умело организованная реклама, полная тайн, интригу- интригующих намеков и многообещающих заявления, позволила Татаринову заинтересовать прессу и широкие круги общества. Он получил боль- большую моральную и материальную поддержку патриотически настроен- настроенных российских граждан: от крестьян и мастеровых до министров и членов императорской фамилии. В феврале 1908 г. неравнодушный к авиации премьер П.А. Столы- Столыпин на одном из заседаний Совета министров рекомендовал военному министру А.Ф. Редигеру поинтересоваться работами Татаринова. Во- Военное ведомство, внимательно следившее за успехами авиации за ру- рубежом, уже подумывало об оснащении своих воздухоплавательных 106
частей летательными аппаратами тяжелее воздуха, причем надежды возлагались на своих российских изобретателей и конструкторов. По- Поэтому, когда в мае 1908 г. министр двора обратился к генерал-инспек- генерал-инспектору по инженерной части с ходатайством о помощи В.В. Татаринову, изобретателю было предоставлено вблизи Учебного воздухоплаватель- воздухоплавательного парка место для постройки за собственный счет мастерской и аэродинамической лаборатории. Но ГИУ не спешило выделять средст- средства. Только после демонстрации Татариновым высокопоставленным чиновникам летающей модели аппарата весом 6,5 кг с изобретателем начались переговоры о заключении контракта на постройку образца в натуральную величину. Контракт был заключен в конце ноября 1909 г. По нему изобрета- изобретатель должен построить в течение девяти месяцев «Аэромобиль», подни- поднимающий при весовой отдаче 10—20% не менее четырех пудов F4 кг) груза. На это ему выделялось 50 тысяч рублей. По контракту Татари- нов не был обязан раскрывать заказчику тайну своего изобретения, но должен представлять ежемесячный отчет о расходе средств. Из этих отчетов видно, что с самого начала постройки у изобретателя возникли большие трудности с созданием легкого и мощного двигате- двигателя. Провозившись с ним три месяца, Татаринов отправился за грани- границу. Там он приобрел легкий автомобильный двигатель Котта и озна- ознакомился с новейшими достижениями авиации. Судя по всему, именно к этому времени у В.В. Татаринова появились сомнения в правильно- правильности выбранного им способа подъема в воздух. Проведенные в апреле — мае стендовые испытания изобретенных органов создания подъемной силы, вероятно, также подтвердили возникшие сомнения изобретателя. В связи с этим он начал в мае 1909 г. постройку «Аппарата № 2», прин- принципиально отличавшегося от ранее разрабатывавшегося. Части конст- конструкции этого аппарата строились на заводе Лесснера. Постройку «Аппа- «Аппарата №1» Татаринов официально отложил «до выработки во Франции» специально спроектированного для него двигателя. Однако к оговоренно- оговоренному в контракте сроку B2 августа 1909 г.) ни один аппарат готов не был. За постройкой «Аэромобиля» В.В. Татаринова следила вся Россия. Его мастерскую и лабораторию посещали различные высокопостав- высокопоставленные лица, в том числе и тогдашний военный министр В.А. Сухо- , млинов. Срыв намечавшихся сроков и изменение первоначальных планов строительства летательного аппарата вызвали серьезное беспо- беспокойство военных заказчиков. В конце июля Комиссия ГИУ под пред- председательством Н.Л. Кирпичева заслушала сообщения В.В. Татаринова и ознакомившегося с его проектом капитана К.А. Антонова. Послед- Последний утверждал, что проект Татаринова «технически невыполним». Назревал скандал. В оговоренный в контракте срок 22 августа 1909 г. принимать работу прибыл сам Сухомлинов. Убедившись, что ни один аппарат не построен, он объявил Татаринова «свободным от всяких обязательств перед военным министерством», пожелал успеха, а за- 107
тем саркастически предложил ему прилететь в Воздухоплавательный парк на построенном «Аэромобиле». Это был Намек на очищение изобретателем территории Учебного воздухоплавательного парка. В.В. Татаринов, изгнанный военным ведомством, не потерял поддер- поддержки энтузиастов авиации. Инженер Корсак предоставил ему террито- территорию для восстановления мастерской. Там изобретатель продолжил по- постройку «Аппарата № 2». Как следует из акта, составленного в начале сентября 1909 г. Ко- Комиссией воздухоплавательного отдела ГИУ, основные части конструк- конструкции «Аппарата № 2» (рис. 51) были уже готовы. Судя по их описа- описанию, а также по чертежам (рис. 52), найденным историком П.Д. Ду- зем много лет спустя. «Аппаоат № 2» представлял собой четырехвин- Рис. 51. Недостроенный вертолет В.В.Татарином A909 г.) 108
Рис. 52. Проект вертолета В.В.Татаринова с «центрофугальным* месущим винтом 109
товой вертолет с тянущим пропеллером весом в 607 кг. На установ- установленной на колесах и изготовленной из железа и дерева «основной ра- раме» размерами 2x0,6 м размещались двухцилиндровый двигатель Кот- та в 20 л.с, место пилота и ручки управления. Кверху от нее шли че- четыре двухметровые трубы, на которых устанавливалась металличе- металлическая крестообразная ферма, а по ее концам —пятилопастные алюми- алюминиевые несущие винты диаметром по 1,5 м. «Центрофугальные» несу- несущие винты имели форму, разработанную самим Татариновым. Буду- Будучи незнакомым с существующими исследованиями по винтам, он счи- считал, что воздух «разбрасывается» ими. Разработанная изобретателем форма лопасти должна была предохранить от этого. Для увеличения подъемной силы предлагалось индуктивный поток захватывать и заго- загонять под расположенные на втулке диски большого диаметра. Кроме того, для увеличения подъемной силы несущие винты следовало рас- располагать в кольцевых вырезах установленного на раме крыла, имею- имеющего форму перевернутого поддона с загнутыми вниз краями, пло- площадью 32 м2. Угол установки крыла мог меняться для обеспечения управления и балансировки. Доводку «Аэромобиля» В.В. Татаринов продолжал до ноября 1910 г. за свой счет и на поступавшие пожертвования. На испыта- испытательном стенде он исследовал работу «центрофугальных» винтов. Од- Однако при выбранной им форме такие винты не только были тяжелы, но и имели плохие аэродинамические характеристики. При выбран- выбранных размерах несущие винты «Аэромобиля» могли развивать подъем- подъемную силу меньше четверти его взлетного веса. «Аэромобиль» В.В. Та- таринова и вертолеты И.И. Сикорского и Ч.А. Таньского были первы- первыми летательными аппаратами данного типа в России. Однако при по- постройке аппарата изобретателем было сделано очень много ошибок. Оценка выдающегося отечественного вертолетостроителя Б.Н. Юрьева такова: «Совершенно неподготовленный к решению этой задачи Тата- ринов встал на путь голого изобретательства и сделал очень много ошибок Приходится лишь удивляться легкомыслию изобретателя и наивности военного министерства, допустившего постройку столь недоработанного проекта». Пресса, ранее прочившая Татаринова в национальные герои, те- теперь подняла его на смех. Нападкам подверглось и военное ведомство, предоставившее ему крупную финансовую помощь. Убедившись в бес- бесперспективности своих работ, В.В. Татариноз 4 ноября 1910 г. сжег свою мастерскую вместе с «Аэромобилем», едва не сгорев при этом сам. В объяснительной записке он сообщил: «Затравленный прессой, я дошел до психического расстройства, под влиянием которого лично сжег свою лабораторию, ангар и эллинг и все бывшие в ней аппараты. В огне погибли все мои достижения и средства». Попытка решить сложнейшую задачу авиации путем примитивно- примитивного изобретательства закончилась полным провалом. Создать вертолет но
возможно было, только опираясь на результаты многолетних теорети- теоретических и экспериментальных исследований, накопленные во всем ми- мире. Изобретателю-одиночке это было не под силу. Отрицательным по- последствием громкого «дела о геликоптере Татаринова», по словам Б.Н. Юрьева, стало то, что «военное ведомство, опасаясь опять попасть впросак, вообще перестало оказывать какую-либо реальную помощь изобретателям в этой области». К сожалению, это касалось не только постройки аппаратов, но и поддержки лабораторных исследований. Л.Е. Воеводин. Проект, 1908. Житель Перми Леонтий Евдокимо- Евдокимович Воеводин в начале 1908 г. прислал в Министерство торговли и промышленности и ГИУ проект гигантского «Воздушного корабля» (рис, 53). Он должен был иметь 96 вертикальных труб, в каждой из которых на одной оси вращалось по 7 несущих винтов. Для осуществ- осуществления движения вперед предназначались четыре боковых корабель- корабельных гребных колеса. Продольно-поперечное управление должно было обеспечиваться смещением балласта. Кроме того, предусматривались крыло «парашют» и два руля направления. Привилегии на свой фан- фантастический проект Воеводин не получил, а ГИУ ему также отказало. При этом специалисты ГИУ особо отметили нерациональность муль- типланных несущих винтов. A.M. Войдак. Проект и модель, 1908. Проживавший в Одессе вла- владелец механической мастерской Антон Матвеевич Войдак прислал в 1908 г. в ГИУ модель винтокрылого аппарата с крылом и двумя соос- ными несущими винтами, оси которых были наклонены вперед. По его словам, над летательным аппаратом данного типа он работал 12 лет. Неудача Татаринова не охладила энтузиаста, однако его предложение построить аналогичный модели аппарат в натуральную величину под- поддержки не получило. Другие проекты, 1908. В 1908 г. в ГИУ и Всероссийский аэроклуб поступили проекты винтокрылых летательных аппаратов А.П. Сурко- Суркова из Рыбинска, Э. Гасповского из Риги и В.А. Корчевского из Умани. Интереса проекты не представляли. Их авторам в поддержке было от- отказано. СО. Ощевский-Круглик. Проект, привилегия и исследования винта, 1907—1909. В апреле 1907 г. в ГИУ обратился известный пе- петербургский изобретатель, отставной инженерный полковник Степан Онуфриевич Ощевский-Круглик. В двух больших письмах, озаглав- озаглавленных «Основная задача воздухоплавания» и «Решение основной за- задачи воздухоплавания и соответствующее устройство двигателей», он высказал ошибочные и путаные соображения о подъемной силе, воз- возникающей на движущейся в потоке воздуха вогнутой пластинке. Изо- Изобретатель полагал использовать такие пластинки в качестве лопастей винта, который он собирался применять для подъема в воздух. Пред- Предложение было рассмотрено в «Комиссии по разработке управляемого аэростата», которая хотя и подвергла критике содержащиеся в нем ill
32 32 3 Рис. 53. Проект вертолета Л.Е.Воеводина A909 г.)
утверждения, но постановила построить и испытать в Учебном возду- воздухоплавательном парке винт Ощевского-Круглика за счет казны. К концу 1908 г. такой винт был сделан, но к этому времени изо- изобретатель сам изготовил винт своей конструкции и испытывал его на глиссере, который с экипажем из трех-четырех человек носился с большой скоростью на Неве. Винт Ощевского-Круглика рассматривал- рассматривался в Морском техническом комитете с точки зрения возможности ис- использования на флоте. Получив частную финансовую помощь, изо- изобретатель построил на одном из заводов большой испытательный стенд, на котором исследовал работу несущих винтов собственной конструкции. Бензомотор мощностью 40—60 л.с. через сменную зуб- зубчатую передачу вращал винт с частотой 360, 420, 600 и 1200 об/мин. Цельнометаллический несущий винт диаметром 5 м имел две смен- сменные лопасти разной площади и формы. Падкая в то время на «авиационные» сенсации пресса широко ре- рекламировала опыты СО. Ощевского-Круглика и критиковала военное ведомство за невнимание к изобретателю. В сентябре 1908 г. ГИУ по- попросило изобретателя продемонстрировать результаты своих испыта- испытаний, но тот отказался под предлогом отсутствия компаньона-финан- компаньона-финансиста и принял представителя Учебного воздухоплавательного пар- парка капитана Немченко только в феврале 1909 г. Как выяснилось, в результате опытов некоторые первоначальные взгляды Ощевского- Круглика изменились и испытываемые винты 'значительно отлича- отличались от предложенных им ранее ГИУ. Немченк:о дал высокую оцен- оценку достигнутым результатам, и ГИУ направило в марте 1909 г. в мастерскую изобретателя во дворе дома № 26 по Большой Дворян- Дворянской представительную комиссию. Она наблюдала, как установлен- установленный на испытательном стенде «качелях» несущий винт при частоте вращения 360—400 об/мин поднимал трех рабочих общим весом 200—225 кг. Однако комиссия пришла к заключению, что плохая ра- работа двигателя и отсутствие подходящих приборов «не позволяют точ- точно судить о точности опытов». Бурное развитие самолетостроения и скандальная неудача с поддержкой постройки вертолета Татаринова отвлекли внимание военного ведомства от винтокрылых аппаратов. Изобретатель так и не получил поддержки. Ощевский-Круглик разработал проект винтокрылого летательного аппарата, на котором предполагал установить испытываемый им не- несущий винт. Схема аппарата была запатентована. Это была первая отечественная привилегия на винтокрылый летательный аппарат, вы- выданная русскому изобретателю. В то же время Министерство торговли и промышленности отказало Ощевскому-Круглику в патентовании его ошибочных идей о природе подъемной силы, изложенных в «Решении основной задачи воздухоплавания...». Были разработаны два варианта винтокрылого летательного аппа- аппарата: мускулолет с педальным приводом (рис. 54) и приводом от авто- 113
Рис. 54. Проект вертолета-мускулолета С.О.Оиуевского-Круглика A907 г.) Рис. 55 Проект вертолета С.О.Ощевского-Круглика 114
мобильного двигателя (рис, 55). Поступательное движение осуществ- осуществлялось с помощью толкающего пропеллера. Аппарат должен был иметь один несущий винт, реактивный момент которого предполага- предполагалось парировать двумя рулевыми винтами, установленными спереди и сзади фюзеляжа. Другой интересной особенностью проекта винтокрылого аппарата СО. Ощевского-Круглика была поворачиваемая на 90° рама с укреп- укрепленными на ней тандемом шестью аэропланными крыльями, которые должны были создавать подъемную силу в горизонтальном полете и позволяли останавливать несущий винт. Поворот рамы предназначал- предназначался на случай аварии. По мысли изобретателя, в момент отказа двига- двигателя, когда аппарат начинает падать отвесно вниз, рама с укреплен- укрепленными на ней крыльями поворачивается так, что хорды крыльев стано- становятся параллельно оси несущего винта. Возникающая на крыльях аэродинамическая сила должна была обеспечивать аппарату поступа- поступательное движение, по мере увеличения скорости которого угол уста- установки рамы становился все меньше и падение превращалось в плани- планирование. Оценивая это предложение, следует учитывать, что Ощев- ский-Круглик не знал о возможности посадки на режиме авторота- авторотации, а в его проекте аппарата не было других средств создания посту- поступательной скорости при отказе двигателя на режиме висения, описан- описанных выше. В дополнение к разработанным проектам СО. Ощевский-Круглик предложил вместо несущего и толкающего винтов установить спереди поворотной рамы два несуще-тянущих винта. По мнению изобретате- изобретателя, поворачивая винты вместе с рамой, можно было обеспечить как взлет, так и горизонтальный полет, подобно современным преобразуе- преобразуемым аппаратам с поворотным крылом. Не получив поддержки у военных, СО. Ощевский-Круглик обра- обратился за помощью в Леденцовское общество. Он предполагал при- приступить в начале 1910 г. к постройке вертолета в натуральную ве- величину, используя имевшиеся в его распоряжении двигатель мощно- мощностью в 60 л.с. и несущий винт. Эксперт Леденцовского общества Б.М. Бубекин, рассмотрев присланную изобретателем брошюру «Ре- «Решение основной задачи воздухоплавания...» и отметив «малую науч- научную обоснованность» приведенных в ней вычислений, тем не менее рекомендовал провести в университетской аэродинамической лабора- лаборатории испытания несущего винта Ощевского-Круглика. С большим вниманием к работам изобретателя отнесся Н.Е. Жуковский: «...если его опыты относятся к устройству геликоптера с лопастями, представ- представляющими л ил иентал невские пластинки с горизонтальной хордой, то эти опыты заслуживают внимания...» Затем в феврале 1910 г. уче- ученый, перепутав по рассеянности фамилию Ощевского-Круглика, ука- указал секретарю Леденцовского общества: «Задержите отсылку ответа изобретателю (кажется, Бобрику)... Я бы желал написать ему разъяс- 115
нительную записку, так как при некотором исправлении его идея мо- может дать хорошие результаты». Однако послание Леденцовского об- общества осталось без ответа. Изобретатель свой винт для испытаний не прислал. Как это видно из переписки, СО. Ощевский-Круглик в начале 1910 г. отправился за границу, а по возвращении постройку вертолета прекратил. Ю.Б. Шпаковский. Модели и испыта- испытания винтов, 1907—1909. Студент Импера- Императорского Петербургского университета Юлиан Бернардович Шпаковский, задумав построить вертолет, сконструировал и ис- испытал «воздушные волчки» с несущими винтами 0,25 м и 0,54 м, исследовал полу- получаемую на них подъемную силу. Затем при содействии профессора Петербургского элек- электротехнического института А.А. Воронова Шпаковский построил в лаборатории этого института оригинальный испытательный стенд, на котором исследовал несущий винт своей конструкции диаметром 1 м. Резуль- Результаты были неплохими, и Леденцовское об- общество предложило испытать несущий винт Шпаковского в аэродинамической лаборато- лаборатории Московского университета. Н. Балог. Проект, 1909. В августе 1909 г. на заседании Технического ко- комитета Императорского Всероссийского аэроклуба с проектом многовинтового вер- вертолета весом в 3000 кг (рис. 56) выступил инженер Николай Балог. Компоновку сво- своего воздушного корабля он выбрал по ана- аналогии с морским судном. Удобообтекае- мый, подобный корпусу корабля фюзеляж длиной 22,5 м, шириной 5,5 м и высотой 2 м содержал восемь вертикальных цилиндри- цилиндрических каналов, в которых находились бипланные несущие винты,} два аналогич- аналогичных продольных канала с пропеллерами для создания пропульсивной силы и два поперечных канала (в носу и корме) для рулевых винтов путевого управления. Вин- Винты были спрятаны в корпусе для уменьше- уменьшение вредного сопротивления. С той же целью Балог отказался от выступающих из Рис. 56. Проект вертолета Н.Балога A909 г,) 116
фюзеляжа аэродинамических рулей, полагая, что необходимое управ- управление можно обеспечить дифференциальным изменением частоты вращения винтов. Конструктор выбрал несущие винты малые (диа- (диаметр 1,5 — 2 м) и быстровращающиеся C000 — 4500 об/мин), так как считал, что «большие винты не допускают большой скорости вра- вращения и требуют сильных двигателей, непрочны, тяжелы и имеют... бесполезное и даже вредное увеличение поперечного профиля всего снаряда». Довод, что большие винты требуют мощных двигателей, глубоко ошибочен, ибо к тому времени была уже хорошо известна це- целесообразность в энергетическом отношении медленйо вращающихся винтов большого диаметра, но последующие соображения не лишены смысла и служили основанием для ограничения размеров несущих винтов. Ошибки Н. Балога критиковались на заседании аэроклуба. М.Ф. Козлов. Проект, опыты с винтом, 1909. Житель Царицына М.Ф. Козлов, проведя испытания несущего винта, получил обнадежи- обнадеживающие результаты, разработал и прислал в ГИУ проект винтокрыло- винтокрылого аппарата с фюзеляжем в виде длинной лодки, по бокам которой располагалось по несущему винту и «раскладывающемуся» в горизон- горизонтальном полете крылу. Спереди предусматривался руль высоты, сзади — поворота. В носовой части лодки должны были располагаться два мо- мотора по 150 л.с, в средней части — кабина пилота и механика, а сза- сзади — пассажирская кабина на 6 человек. Максимальный взлетный вес оценивался в 190 пудов C040 кг). А.С. Лопатинский. Проект, 1909. Отставной* полковник из Петер- Петербурга А.С. Лопатинский прислал в ГИУ и Министерство торговли и промышленности проект — прообраз преобразуемого аппарата (рис. 57). Винт для увеличения тяги располагался в трубе — кольцевом канале с прикрепленным к нему крылом. При взлете сооружение размеща- размещалось вертикально, а при поступательном полете поворачивалось гори- горизонтально относительно корпуса. Изобретатель рассмотрел различные формы кольцевого канала (рис. 57, ф. 3 и 4), предложил увеличивать грузоподъемность аппарата, объединяя несколько труб и винтов (рис. 57, ф. 5 и 6), однако не отметил необходимости балансировки реак- реактивного момента винта. Проект поддержки не получил еще и потому, что, по мнению экспертов, «комбинация винта в трубе вредит работе винта, так как испытывает лишнее трение об ее стенки. Это ухуд- ухудшенный тип геликоптера». Заковенко. Проект, 1909. В одном из первых номеров известного британского журнала «Флайт» в 1909 г. появилось сообщение о рус- русском инженере Заковенко, спроектировавшем в Брюсселе «громад- «громадный» вертолет на двадцать пассажиров взлетным весом 5700 кг. . В.Д. Мержанов. Малоразмерный винтокрылый летательный аппа- аппарат, 1909. Один из основателей Киевского общества воздухоплава- воздухоплавания В.М. Мержанов построил в 1909 г. «геликоплан», предназначен- предназначенный «для подъема одного человека, весом не свыше четырех пудов i —— > 117
F4 кг)». Судя по плохо сохранившейся фотографии, аппарат имел трипланнук* коробку крыльев, причем среднее крыло превосходило по размаху нижнее и верхнее. Над ними находился двухлопастной несу- несущий винт небольшого диаметра, а спереди — пропеллер. Приводились винты от сконструированного самим Мержановым электродвигателя, энергия к которому подавалась по проводу от наземного генератора. Сведений об испытаниях аппарата не сохранилось. Небольшой по раз- Рис. 57. Проект преобразуемого аппарата Л.С.Лопатинского A909 г.) мерам «геликоплан» с непропорционально малым несущим винтом вряд ли смог оторваться от земли. Проекты и предложения некоторых других авторов, 1909. В 1909 г. в различные ведомства поступили проекты и предложения винтокрылых аппаратов начальника мастерской Ижевского оружейно- оружейного завода Ф.Ф. Видемана, жителя Саратовской губернии П.А. Добро- Добронравова, петербуржца А.Я. Рубенса (рис. 58), донского казака И.В. Со- колого, Д. Шостко из поселка Сартана Екатеринославской губернии и др. Содержание большинства было примитивно, и интереса они не вызывали. А.И. Касяненко. Исследования по вертолетам, 1908 — 1909. Уроженцы Черкасс братья Касяненко были одними из основополож- основоположников авиации в Киеве. После образования при Киевском политехни- политехническом институте Воздухоплавательного кружка Евгений Иванович Касяненко возглавил секцию «Аэроплан», а Андрей Иванович A886 — 1946) — «Геликоптер». По решению секции «Геликоптер» она образо- 118
вывалась «для совместного и потому более успешного изучения идеи ге- геликоптера,.. Для ознакомления широких слоев общества с идеями ге- геликоптера... Для постановки опытов (Расчет и проектирование)». Как ^ • ....•> :*. . \ в. ..Ч; ; W. С. i... Рис. 58. Проект вертолета АЯ.Рубенса A909 г.) 119
сказано в документах, «в составе секции образовывались группы для изучения: 1. Истории геликоптеров. 2. Мнений выдающихся лиц об идее геликоптера и проектов. 3. Передач и рам геликоптеров. 4. Поддерживающих винтов в теоретическом конструктивном отно- отношении. 5. Моторов для геликоптеров. 6. Книжного мира по геликоптерам. 7. Общего математического расчета. 8. Исполненных до сего времени геликоптеров. 9. Новости воздухоплавания». Секция активно начала работать. Были распределены обязанности, командирован член секции к Д.П. Рябушинскому в Кучино для озна- ознакомления с работой Аэродинамического института. Члены секции приняли участие в различных мероприятиях по авиации и воздухо- воздухоплаванию. А.И. Касяненко сделал в 1908—1909 гг. три доклада по различным вопросам вертолетостроения. Однако вскоре он вместе со своими братьями Евгением и Иваном занялся постройкой более перс- перспективных самолетов. Киевский председатель секции «Геликоптер», в отличие от своего московского коллеги, председателя комиссии по ге- геликоптерам Воздухоплавательного кружка Технического училища Б.Н. Юрьева, не отличался верностью идее вертолета и не завершил свою деятельность созданием аппарата в натуральную величину. Ус- Успех на этом поприще сопутствовал другому члену секции «Геликоп- «Геликоптер» — студенту И.И. Сикорскому. Г. Асеев. Обзор работ по вертолетам, 1909. Журналист ежемесяч- ежемесячника «Всемирное техническое обозрение» Г. Асеев в последнем номе- номере года в статье «Современное состояние воздухоплавания» дал обзор зарубежных работ по вертолетам. При этом он отметил зависимость динамики и прочности вертолета от гироскопического момента несу- несущего винта, а также подчеркнул целесообразность использования конструктивного угла конусности или шарнирного крепления лопа- лопастей в конструкции несущего винта. И.И. Сикорский. Проекты, модели, вертолеты, 1908—1910. Выда- Выдающийся авиационный конструктор Игорь Иванович Сикорский A889—1972) начал свою творческую деятельность с постройки верто- вертолетов. Заинтересовавшись вертолетами в детстве, Сикорский построил первую летающую модель еще в двенадцатилетнем возрасте. Летом 1908 г., будучи студентом Киевского политехнического института, конструктор приступил к разработке вертолета. После предваритель- предварительных стендовых испытаний винта диаметром 1 м 20 см он отправился в начале 1909 г. в Париж, где приобрел двигатель «Анзани» B5 л,с), построил ряд частей конструкции и ознакомился с основными дости- достижениями мировой авиации. Вернувшись 1 мая 1909 г. домой, Сикор- 120
ский, несмотря на все уговоры французских авиаторов, рекомендовав- рекомендовавших заняться самолетом, приступил к постройке вертолета. Построй- Постройку и испытания этого и последующих вертолетов он вел во дворе до- дома Сикорских в Киеве. В июле вертолет (рис. 59) был собран. Фюзеляж представлял собой прямоугольную расчаленную рояльной проволокой деревянную клетку с установленными на полу с одной стороны двига- двигателем, а с другой — местом пилота. Двигатель с помощью ремня при- Рис. 59. Первый вертолет И.И.Сикорского A909 г,) водил два соосных несущих винта с частотой вращения 160 об/мин. Для уменьшения вредного влияния верхнего несущего винта на ниж- 121
ний их диаметры были выбраны разными: 4,6 и 5 м соответственно. Лопасти представляли собой стальной каркас, обтянутый полотном, были расчалены рояльной проволокой к двум кольцевым муфтам, ус- установленным на каждом валу над и под каждым винтом. Регулируя натяжение проволок, можно было изменять общий шаг винтов, благо- благодаря чему обеспечивалось управление подъемной силой и путевое. Для продольно-поперечного управления и получения пропульсивной силы предполагалось в дальнейшем оснастить вертолет поверхностями в индуктивном потоке. Первоначально И.И. Сикорский был вынужден устранять проскаль- проскальзывание приводного ремня и разбалансировку лопастей винтов. Затем он столкнулся со столь характерной для вертолетов проблемой отстройки резонансных частот и уменьшения вибраций. Из-за недостаточной жест- жесткости вала верхнего винта при частоте вращения 120 об/мин насту- наступал резонанс. Увеличив жесткость вала путем размещения внутри не- него деревянного стержня, Сикорский увеличил частоту собственных колебаний вала до 175 кол/мин, т.е. выше рабочей частоты вращения. Опыт решения проблем динамической прочности впоследствии очень пригодился Сикорскому при доводке других летательных аппаратов. Во избежание опасности опрокидывание аппарата из-за его недоста- недостаточной весовой и путевой балансировки, а также боковых порывов ветра вертолет был жестко закреплен на весах. Испытания показали, что подъемная сила винтов была на 45 кг меньше веса пустого верто- вертолета, равного 205 кг. Кроме того, Сикорский сделал вывод о нецеле- нецелесообразности использования для управления поверхностей под винта- винтами из-за недостаточной мощности индуктивного потока. После серии ис- испытаний различных винтов в октябре 1909 г. вертолет был разобран. Постройка вертолета И.И. Сикорского для отечественного вертолетост- роения имела огромное значение: это был первый аппарат такого типа, построенный и доведенный до натурных испытаний. К постройке своего второго вертолета И.И. Сикорский приступил в начале 1910 г. Она завершилась ранней весной. Вертолет (рис. 60) представлял собой модификацию предшествующего. Был облегчен фюзеляж, усовершенствована трансмиссия и увеличен диаметр несу- несущих винтов. Диаметр одного из них равнялся 5 м 80 см. Вес пустого вертолета был уменьшен до 182 кг. Проводившиеся испытания за- закрепленного на весах вертолета показали, что подъемная сила несу- несущих винтов равнялась весу пустого вертолета. Таким образом, второй вертолет Сикорского стал первым в России вертолетом, способным оторваться от земли. Больше ни одному отечественному дореволюци- дореволюционному конструктору не удалось добиться такого же результата. Опыт, полученный при разработке первого вертолета, способство- способствовал тому, что при испытаниях второго вертолета И.И. Сикорский не столкнулся с какими-либо большими трудностями. Однако конструк- конструктор понял, что новая машина не сможет поднять его в воздух: «Пер- 122
вые испытания показали, что она не поднимет дополнительный вес пилота. Я ясно понимал, что с большей мощностью и с дальнейшим улучшением несущих винтов это вполне возможно будет достичь». В своих мемуарах И.И. Сикорский объяснил свое решение прекратить весной 1910 г. работы по вертолетам следующим образом: «Работы по вертолету должны были быть отложены на неопределенное время. Я полагал, что в будущем (как я и поступил впоследствии) работоспо- работоспособный вертолет сможет быть осуществлен. Но я отдавал себе отчет, что количество денег, времени и хлопот, необходимых для решения проблемы вертолета, нужно больше, чем я имел их в своем распоря- распоряжении. Поэтому я решил, что будет правильным не продолжать рабо- работу/по вертолету, а сконцентрировать все свои силы на самолете». В Рис. 60. Второй вертолет И.И.Сикорского A910 г.) конце мая 1910 г. конструктор разобрал свой второй вертолет. Его ча- части хранились в чулане бывшего дома Сикорских до 50-х гг. Хотя И.И. Сикорскому не удалось подняться в воздух на своем вертолете, однако, как он это отметил в своем докладе на Первом Всероссийском воздухоплавательном съезде в Петербурге в 1911 г., разработка вертолетов позволила ему накопить большой конструктор- конструкторский опыт, особенно в проектировании воздушных винтов. Впоследст- Впоследствии он добился выдающихся успехов в постройке самолетов, а в нача- 123
ле 40-х гг. прославился как основоположник серийного вертаг. г_ ения. В заключение отметим, что успехи зарубежных современников Сикорского, пытавшихся построить вертолет соосной схемы, не пре- превышали успехов русского конструктора, за исключением вертолета Уильямса (США), сумевшего в 1908 г. на весьма короткое время ото- оторваться от земли. Б.Г. Луцкий. Винтокрылый аппарат, 1909. Талантливый русский инженер-конструктор Борис Григорьевич Луцкий, известный много- многочисленными изобретениями в области двигателестроения и транспор- транспорта, заинтересовался авиацией и в 1909 г. приступил к постройке лета- летательных аппаратов. Трудился изобретатель преимущественно в Гер- Германии, где на заводе Даймлера в Штутгарте и построил в 1909 г. свой первый аппарат — «геликоплан» (рис. 61). Он представлял собой са- самолет с двумя тандемом расположенными крыльями, тянущим про- т Рис. 61. «Геликоплан» Б.Г.Луцкого A909 г.) пеллером и хвостовым оперением. Кроме того, между крыльями на фермах размещалось два расположенных поперечно «переставных» несущих винта с наклоняемыми осями. Они предназначались для осу- осуществления вертикального взлета и посадки, а также для управления аппаратом по крену и рысканию. Аппарат имел два двигателя Луцко- го мощностью по 50—60 л.с. Один из них приводил пропеллер, а дру- другой — несущие винты, которые в «самолетном» полете могли накло- наклоняться вперёд и создавать дополнительную пропульсивную силу. Ап- 124
парат, построенный в 1909 г., имел хорошие «самолетные» характери- характеристики, в том числе скорость 90 км/ч, но попытки взлета «по-верто- «по-вертолетному», по свидетельству очевидцев, «не оправдали надежд конст- конструктора». Создание успешных комбинированных летательных аппара- аппаратов стало возможным только к 40-м гг. В дальнейшем Б.Г. Луцкий занимался постройкой только «чистых» самолетов. Винтокрылый ле- летательный аппарат Луцкого был первым «геликопланом», построен- построенным русским конструктором. Г.Е. Гелещук. Винтокрылый аппарат, 1906—1909. В 1909 г. в журнале «Всемирное техническое обозрение», № 11 появилась замет- заметка, сообщавшая, что «на Международной воздухоплавательной вы- выставке во Франкфурте-на-Майне недавно произведен был первый пуб- публичный пробный полет русского изобретателя Гаврилы Ефимовича Гелещука. Успех превзошел все ожидания и вызвал восторг многочис- многочисленной публики...». Далее сообщалось, что Гелещук родом из Бело- Белоруссии, по профессии кузнец, окончил городское училище и состоит с 1905 г. на службе у некоего графа К. Увлекшись в 1906 г. авиацией, изобретатель цолучил поддержку своего работодателя. Граф К., как многие представители польской знати, имел поместья не только в России, но и в Германии. Поэтому Гелещук, начав постройку под Гродно, в 1908 г. перебрался в имение графа под Познань, где и за- закончил свой аппарат. По свидетельству журнала, «аппарат его отча- отчасти напоминает машину Райта. Имеет только другую форму плоско- плоскостей и систему винтов (горизонтальных) для подъема. Поступательное движение получает от одного вертикального винта». Таким образом, аппарат Г.Е. Гелещука был «геликопланом» с поперечным расположе- расположением несущих винтов. Полеты на нем, вероятно, осуществлялись только «по-самолетному». К.А. Антонов. Привилегия, вертолет, 1907—1911. Среди офицеров Петербургского Учебного воздухоплавательного парка заметной фигу- фигурой был капитан, а затем подполковник Константин Александрович Антонов. Он принимал активное участие в разборе присланных в во- военное ведомство проектов различных летательных аппаратов, испыта- испытаниях винтов и постройке дирижаблей. В начале 1907 г. Антонов раз- разработал собственный проект вертолета (рис. 62), на который в 1912 г. получил привилегию. Это был проект вертолета соосной схемы с тол- толкающим пропеллером и задним рулем поворота. Каждый несущий винт состоял из 16 лопастей в виде треугольных пластин (алюминие- (алюминиевые рамы, обтянутые полотном). Угол их установки мог изменяться. Нулевой угол установки предназначался для превращения несущих винтов в парашюты и облегчения их раскручивания при запуске. Пропеллер также предполагался с изменяемым шагом. В качестве си- силовой установки Антонов разработал двигатель внутреннего сгорания, Цилиндры которого должны были окружать валы несущих винтов. Ан- Антонов писал: «Для симметрии относительно оси аппарата цилиндры 125
мотора размещены рядом один с другим, образуя вместе сомкнутый круг около оси». Топливо должно было располагаться над двигателем Рис. 62. Проект вертолета /СА.Антонова A907 г.) в цилиндрическом баке, также кольцом охватывающем валы винтов. Весовая центровка была положена в основу проекта: толкающий про- пропеллер уравновешивался расположенной спереди пилотской кабиной. 126
Продольное управление вертолетом предполагалось осуществлять из- изменением лобового сопротивления «корзины-фюзеляжа» специальны- специальными «задергивающимися шторками». Шторки могли приводиться в дей- действие в случае нарушения балансировки автоматическим стабилизи- стабилизирующим устройством на основе маятника (маятник, отклоняясь при нарушении балансировки, открывал и закрывал шторки). Для попе- поперечной балансировки предназначался «подвижной груз». Под «корзи- «корзиной» предполагалось расположить «кринолин» и резиновые «буферы», смягчающие удар при приземлении. Сделав в 1907 г. заявку на привилегию, К.А. Антонов приступил к постройке своего вертолета на заводе Лесснера в Петербурге. Из-за финансовых трудностей постройка продолжалась долго, и вертолет был закончен только в начале 1910 г. (рис. 63). Он почти полностью соответствовал проекту. Основными отличиями была установка обыч- обычного автомобильного двигателя мощностью 30—35 л.с. и дополнитель- дополнительных боковых поверхностей управления под несущими винтами. Все сооружение базировалось на трех ориентирующихся колесах. По сво- своим размерам вертолет Антонова превосходил все до сих пор построен- построенные. Он имел двадцатичетырехлопастные несущие винты диаметром свыше 8 м, в то время как винты всех существовавших в то время Рис. 63. Вертолет К.А.Антонова A910 г.) вертолетов не превышали 6—8 м. Вероятно, этот гигантизм и погубил вертолет, поскольку «механизмы работали исправно, но подняться в воздух аппарат не мог». К.А. Антонов, затратив на постройку верто- 127
лета все сбережения и убедившись в безуспешности дальнейших по- попыток оторваться от земли, уничтожил свое детище. Нерационально выбранные параметры погубили дело. Начальник Учебного воздухо- воздухоплавательного парка A.M. Кованько в своем отчете в конце 1909 г. предсказывал этому вертолету неудачу: «Наш инженер капитан Анто- Антонов тоже строит вот уже более двух лет геликоптер, но могу с уве- уверенностью сказать, что толку от этого аппарата не будет». С.К. Джевецкий. Исследования винтов, работы по проблемам вертолетостроения, 1875—1918. Уроженец Гайсинского уезда Подо- Подольской губернии Степан Карлович Джевецкий A844—1938) имел все- всемирную известность как ученый, конструктор и изобретатель. Он внес большой вклад в развитие авиации и воздухоплавания в России. Джевецкий был в числе основателей Воздухоплавательного отдела ИРТО, в котором состоял товарищем председателя с 1882 по 1889 г. В 1887—1891 гг. ученый опубликовал ряд научных работ, в которых рассмотрел основы теории парящего полета и доказал перспектив- перспективность самолета и планера. По предположениям польских историков, С.К. Джевецкий интере- интересовался вертолетами еще в 70-е гг., посещая тогдашнюю столицу ави- авиации Париж, однако продолжения это увлечение не получило. Изо- Изобретатель внимательно следил за развитием авиационной науки в России и за рубежом, в том числе и за экспериментальными исследо- исследованиями винтов. Он ясно осознавал необходимость создания высоко- высокоэффективного воздушного винта для оснащения летательных аппара- аппаратов. Кроме того, Джевецкий много сил тратил на постройку подвод- подводных лодок, также нуждавшихся в хороших гребных винтах. Результа- Результатов экспериментальных исследований было недостаточно для создания высокоэффективных воздушных и гребных винтов. Существовавшие теории винтов были несовершенны. В XIX в. У. Рэнкином и Р. Фрудом была создана теория «идеаль- «идеального винта». В ней винт рассматривался как условный активный диск, создающий тягу посредством отбрасывания воздуха в противополож- противоположную сторону. При всех упрощениях теория хорошо описывала общий характер движения потока воздуха через винт, поясняла природу со- создания винтом индуктивной скорости, обусловливающей тягу, позво- позволяла определить тягу и потребную для привода винта мощность. Од- Однако в ней не рассматривалась форма финта, поэтому проектировать винт по этой теории было невозможно. И С.К. Джевецкий в начале 90-х гг. XIX в. занялся разработкой теории, позволяющей проектиро- проектировать высокоэффективные гребные и воздушные винты. Создание тео- теории сопровождалось многочисленными экспериментальными исследо- исследованиями. В 1892 г. С.К. Джевецкий переехал на постоянное жительство в Париж и в том же году опубликовал там в записках Академии наук работу «О методах для определения механических элементов геликои- 128
rw Рис. 64. Скоростной и силовой треугольники по теории ^элемента лопасти» С. К. Джевецкого дальних пропеллеров», в которой заложил основы своей теории вин- винта, получившей название теории «элемента лопасти». Теория была разработана применительно к гребным винтам кораблей и под- подлодок. Затем последовали статьи, дополнившие эту теорию. В Рос- России она была опубликована цели- целиком в 1902 г. в журнале «Морской сборник» в виде серии статей под названием «Теория гребных вин- винтов и их сравнения». Теория была высоко оценена кораблестроителя- кораблестроителями, а бурное развитие авиации стимулировало ее применение для проектирования воздушных вин- винтов. В 1909 г. во Франции ив 1910 г. в России С.К. Джевецкий опуб- опубликовал книгу «Теория воздушных винтов», имевшую большой успех у строителей летательных аппаратов. В основе теории С.К. Джевецкого лежала выдвинутая им гипотеза плоских сечений, в соответствии с которой лопасть разбивается на элементы, каждый из которых рассматривается как движущийся пря- прямолинейно отрезок крыла бесконечного размаха. Для этого винт ус- условно разрезается цилиндрическими сечениями на отдельные элемен- элементы и для каждого элемента строятся скоростной (Vb, Wr,W0 и силовой (ДЯ, AQ, АР) треугольники (рис. 64). Скорость притекания W к эле- элементу лопасти получается как результат сложения поступательной скорости Vb винта и окружной скорости вращения (Or. Определив угол притекания /? и зная угол установки <р сечения лопасти, можно найти угол атаки CL Затем по формулам аэродинамики определяются силы, действующие на элемент лопасти. Далее путем интегрирования опре- определяются сила тяги и потребная мощность винта. Теория «элемента лопасти» Джевецкого впервые позволила научно проектировать воз- воздушные винты. Однако в ней не учитывались создаваемые винтом ин- индуктивные скорости, что затрудняло ее применение для вертолетных винтов. Данный недостаток в дальнейшем был устранен последовате- последователями Джевецкого Г.Х. Сабининым, Б.Н. Юрьевым (см. далее) и др. Теория Джевецкого послужила основой большинства последующих теорий несущих винтов. Его по праву можно считать одним из осно- основоположников научной теории вертолетных винтов. Важную роль в истории вертолетостроения сыграла статья С.К. Дже- Джевецкого «Ложное направление в воздухоплавании. Изобретателям ге- геликоптеров, турбин и других аппаратов для подвешивания в воздухе», опубликованная в 1909 г. рядом журналов за рубежом и в России. В ней ученый совершенно правильно остерегал конструкторов вертоле- вертолетов и рекомендовал им заняться более перспективными в то время са- 5-355 129
молетами ввиду их меньшей энергоемкости. Однако его основной вы- вывод был неверным: «Приводя все предыдущие соображения, я думаю оказать услугу тем изобретателям, которые продолжают преследовать осуществление того утопического прибора, который называется гели- геликоптером. Если, несмотря на приведенные простые, совершенно стро- строгие, выкладки, они не откажутся от этой химеры, то, вероятно, меха- механика не заслуживает у них достаточно доверия, что заставляет питать сожаление... к той же механике». Статья вызвала бурю протестов эн- энтузиастов вертолетов (П. Корню, М. Лекорню, А. Сэ и др.), критико- критиковавших Джевецкого на основании того, что его выводы опровергались результатами опытов с построенными вертолетами. В журнале «Аэро- филь» возникла оживленная полемика между Джевецким и его оппо-. нентами, получившая наименование «вертолетной гверилии». Инте- Интересно отметить, что в приведенных в статье расчетах С.К. Джевецкий допустил ошибку, приняв потребную площадь диска несущего винта за площадь лопастей и получив из-за этого завышенное значение ди- диаметра. В пылу полемики эта ошибка не была замечена ни им, ни его оппонентами. В целом С.К. Джевецкий в статье «Ложное направле- направление...» правильно отметил противоречив между потребностью уве- увеличения диаметра винта и ростом его веса, в результате которого увеличение диаметра выше некоторого значения, определяемого су- существующим уровнем развития техники, нецелесообразно. Статья способствовала более критическому подходу к проблеме создания вер- вертолета. В.И. Ярковский. Исследования по вертолетам, 1909—1912. Один из создателей петербургской самолетостроительной промышленности, ученый и преподаватель ряда учебных заведений Витольд Иванович Ярковский A875—1918) был известен многочисленными публикация- публикациями в области авиации и воздухоплавания. В начале своей деятельно- деятельности в этой области в 1909—1911 гг. он уделял большое внимание про- проблемам вертолетостроения. В 1909 г. Ярковский опубликовал статью «Оптимальный угол установки лопастей воздушного винта», в которой объединил итога собственных опытов и расчетов с результатами исс- исследований по данному вопросу предшественников, в том числе и свое- своего отца И.О. Ярковского (см. ранее), и обратил при этом особое вни- внимание на необходимость уменьшения вредного сопротивления лопа- лопастей для повышения аэродинамических характеристик винта. В даль- дальнейшем ученый предложил метод расчета оптимального угла установ- установки лопастей винта, основанный на этих исследованиях. Результаты расчетов с помощью этого метода достаточно точно совпадали с дан- данными, полученными экспериментально. Хорошее знание теории несущих винтов В.И. Ярковский продемон- продемонстрировал в 1910 г. в статье «Теорема количества движения в аэроди- аэродинамике». В ней, опираясь на теорию идеального винта, он подверг критике ошибочные утверждения С.К. Джевецкого о бесперспектив- 130
ности вертолетов и показал реальность осуществления полета с по- помощью несущего винта. В вышедшей в том же 1910 г. статье ученого «Некоторые теоремы, касающиеся несущих винтов» рассматривались важнейшие вопросы вертолетостроения, в частности проблема выбора оптимальных параметров вертолета. Ярковский, пользуясь уравнения- уравнениями сопротивления материалов и опираясь на накопленный опыт вер- вертолетостроения, попытался вывести некоторые весовые зависимости, позволяющие правильно рассчитать грузоподъемность и весовую отда- отдачу проектируемого вертолета, получить их максимальные значения. Однако ученый при оптимизации рассматривал только вес двигате- двигателя и несущих винтов, не учитывая вес других частей конструкции. В.И. Ярковский в этой, одной из первых в мире работ по весовому расчету и оптимизации параметров винтокрылой техники впервые от- отметил существование закона «квадрат—куб», т.е. отметил, что взлет- взлетный вес вертолета с ростом его размеров увеличивается быстрее, чем подъемная сила, и при определенном уровне развития науки и техни- техники существует предел их роста. Судя по характеру публикаций В.И. Ярковского во время обучения в Высшей школе воздухоплавания в Париже р 1910—1911 гг., главной темой его исследований и, вероятно, дипломной работы были вопросы проектирования и конструкции вертолетов. Будучи в числе первых отечественных дипломированных авиационных инженеров, он первым имел «вертолетную специализацию». В конце 1910 и конце 1911 гг. Ярковским были опубликованы две статьи под одним названием «За- «Законы сопротивления материалов, как основа для выбора элементов несущего винта», в которых он отметил, что для создания эффектив- эффективного вертолетного несущего винта необходимо обеспечить не только высокие аэродинамические характеристики, но также малый вес и прочность конструкции. В первой статье ученый развил идеи, выска- высказанные им ранее в работе «Некоторые теоремы, касающиеся несущих винтов», а второй — непосредственно рассмотрел принципы выбора конструкции и материала несущего винта. Отметив во второй статье эмпирически выявленные французскими учеными Ш. Ренаром и А. Сэ некоторые соотношения, выполнение которых необходимо для обеспечения прочности винта, Ярковский пришел к выводу, что «можно обойтись без всяких произвольных предположений, основываясь исключительно на законах сопротивле- сопротивления материалов и строя винты по типу балок равного сопротивления». При этом он рассмотрел несущие винты различной конструкции, объ- объединив их в два типа: с лопастями, силовым элементом которых явля- является балка-лонжерон, и с моноблочными лопастями, всю внутреннюю полость которых занимает однородный материал. Далее, применив предложенные в предыдущей статье методы, ученый рассчитал полу- получаемую при этом весовую отдачу и полезную нагрузку вертолета по- подобных винтов, выполненных из материала трех видов: стали, дерева 131
и легкого сплава — электрона. Он сделал вывод о целесообразности несущих винтов с лопастями, имеющими лонжерон, выполненный из дерева либо электрона. В освоении новых материалов и технологии Ярковский видел способ увеличения отмеченных им ранее пределов роста размеров вертолета. Ученый теоретически определил наиболее целесообразный для того времени диаметр несущих винтов в 6—7 м. История подтвердила правильность выводов Ярковского. Эта статья была результатом первой в практике мирового вертолетостроения по- попытки разработать научные методы прочностного расчета несущих винтов и оптимизировать их конструкцию. В том же 1911 г. В.И. Ярковский выступил на Международном съезде естествоиспытателей и врачей в Кракове с рефератом о верто- вертолетах. К сожалению, текст доклада не сохранился. Обладая поистине энциклопедическими знаниями, ученый принял активное участие в подготовке издававшейся в предшествовавшие мировой войне годы в Петербурге «Технической энциклопедии», большое место в которой отводилось авиации. В таких статьях, как «Геликоптер», «Винт воз- воздушный», «Летательные машины», он обобщил все свои знания по вертолетостроению, рассмотрел особенности проектирования несущих винтов, оптимизации параметров вертолета, выбора его схемы, числа двигателей, привел описания и дал оценку основных построенных типов вертолетов. Ярковский был твердо уверен в перспективности винтокры- винтокрылой техники, обосновывал целесообразность продолжения исследований в этой области. В те же предвоенные годы он подготовил к печати фун- фундаментальный многотомный труд «Воздухоплавание. Теория и техника», первые тома которого успел опубликовать до начала войны. Однако том, один из разделов которого был специально посвящен вертолетам, по ус- условиям военного времени ученый опубликовать не смог. Рукопись этой фундаментальной работы по проблемам вертолетостроения не сохрани- сохранилась. В.И. Ярковский, отказавшийся эмигрировать, был расстрелян ЧК во время «красного террора» в 1918 г. в Петрограде. Был он в то время директором Русско-Балтийского воздухоплавательного завода. Архив В.И. Ярковского был увезен семьей в Польшу, где, к сожалению, не со- сохранился. Поэтому оценить в полной мере деятельность этого выдающе- выдающегося энтузиаста авиации и одного из основоположников отечественной теории вертолетов не представляется возможным. Б.М. Бубекин. Исследования несущего винта, 1910. Любимый ученик и ассистент Н.Е. Жуковского Борис Михайлович Бубекин A882—1916) принимал активное участие в постройке аэродинамиче- аэродинамических лабораторий и проведении в них исследований. Накопленный опыт он обобщил в монографиях 1910—1912 гг., где уделил должное внимание и проблемам вертолетостроения, подчеркнув необходимость научно обоснованного выбора параметров винтокрылой техники. Учи- Учитывая важное значение исследований работы несущего винта в косом потоке, которому уделяли в то время большое внимание ученые-аэро- 132
динамики, Бубекин в 1910 г. предложил оригинальный способ их про- проведения. Он предлагал устанавливать несущий винт на моторной лод- лодке, наклон которой должен был позволить определить силы и момен- моменты, действующие на винт при движении с поступательной скоростью. Г.В. Сорокоумовский. Исследование винтов, 1910. Ученик Н.Е. Жу- Жуковского студент Г.В. Сорокоумовский в 1910 г. провел в аэродинами- аэродинамической лаборатории Московского технического училища исследования режима авторотации винта диаметром 0,34 м при разных углах уста- установки лопастей. Результаты исследования были использованы Жуков- Жуковским для проверки собственных теоретических расчетов. В.А. Слесарев. Исследования винтов, 1909—1918. Ученик Н.Е. Жу- Жуковского, выпускник Московского технического училища Василий Ан- дрианович Слесарев принял активное участие в оборудовании аэроди- аэродинамической лаборатории своего училища в 1909—1910 гг. Затем по приглашению К.П. Боклевского переехал в Петербург, где в 1910 г. возглавил создаваемую аэродинамическую лабораторию Политехниче- Политехнического института. Там в числе прочих приборов под его руководством были построены два стенда для испытаний винтов: один — типа стенда Рябушинского, а другой — подобный тому, который Слесарев соору- Рис. 65. Проект вертолета Н.Будкина A910 г.) 133
Рис. 66. Проект вертолета М.И.Дьячкова A910 г.) дил в Московском техническом училище. На этих стендах в 1910— 1918 гг. были проведены испытания различных винтов. Исследования винтов, 1902—1918. Помимо ученых и эксперимен- экспериментаторов, отмеченных в отдельных статьях, большой вклад в изучение винтов и развитие их теории, имевших важное значение для совер- совершенствования аэродинамических характеристик несущих винтов вер- вертолетов, внесли в начале XX в. отечественные исследователи А.А. Ар- Архангельский, В.П. Ветчинкин, В.В. Ковалев, Г.И. Лукьянов, Д.П. Руз- Рузский, Н.А. Рынин, Г.Х. Сабинин и др. Хотя предметом исследования этих ученых часто не были непосредственно несущие винты, но без упоминания их вклада в совершенствование проектирования воздуш- воздушных винтов невозможно оценить уровень развития теории вертолета в дореволюционные годы в России. 134
Н. Будкин. Проект, 1910. Гренадер 8-го Московского гренадерско- гренадерского полка Н. Будкин в 1910 г. прислал в ГИУ проект вертолета про- продольной схемы с крылом (рис. 65). Во избежание вредного влияния встречного потока воздуха и боковых порывов ветра несущие винты предлагалось окружить защитным кожухом. Под имеющими большой угол установки крыльями располагались боковые пропеллеры, кото- которые должны были не только создавать пропульсивную силу, но и, об- обдувая крылья, увеличивать подъемную. М.И. Дьячков. Проект, 1910. Механик из г. Мологи Максим Ива- Иванович Дьячков прислал в 1910 г. в ГИУ проект вертолета поперечной схемы (рис. 66). Несущие винты диаметром 2,1 м приводились по- посредством гибкого вала с частотой вращения 1500 об/мин. Для движе- движения в горизонтальном направлении оси винтов могли отклоняться до 45° вперед или назад. Снизу под консолями крепления несущих вин- винтов предполагалось разместить «автоматический парашют-крыло», со- состоящий из продольных пластин, которые «при горизонтальном поле- полете висят и не мешают, а при малейшем движении вниз прижимаются струей воздуха друг к другу». Хвостовое оперение предусматривалось сзади, так как «там он (хвост. — В.М.) менее чувствителен к дейст- действию порывов ветра». Устойчивость вертолета, по устаревшим уже к тому времени представлениям, должна была обеспечиваться низким расположением центра тяжести. СП. Зайонц. Проекты, 1910. Киевский врач Сигизмунд Павлович Зайонц давно интересовался воздухоплаванием и авиацией, принимал активное участие в различных мероприятиях, им посвященных. В 1910 г. он разработал и прислал в ГИУ проект разборного (для облег- облегчения перевозки) одновинтового вертолета (рис. 67) для замены аэро- аэростата наблюдения. Для обеспечения безопасности спуска, в случае от- отказа двигателя, в конструк- конструкцию несущего винта вертоле- вертолета входил специальный ко- конус-парашют. Кроме того, поверх этого конуса распола- располагался дополнительный рас- раскрывающийся парашют. Од- Однако в проекте не предусмат- предусматривалось парирование реак- реактивного момента несущего винта, что было отмечено в отзыве ГИУ. Тогда Зайонц разработал проекты модифи- модификации своего вертолета, в ко- которых учитывалось сделанное замечание. В первом вариан- Рис 67 т ЛимиштвО1О еерпюлепш те предполагалось установить с.п.Зайонца A910 г.) 135
под несущим винтом-конусом второй соосный противовращающийся несущий винт (рис. 68). Во втором варианте крутящий момент дол- s / I ТпнтЧ A / /i / J / K4£>» Iff* - *<* 6 ЪлЛии** Рис. 68. Проект вертолета соосной схемы С.П.Зайонца A910 г.) жен был парироваться за счет установки на вынесенном над несущим винтом неподвижном конусе-парашюте ребер и «добавочных поверх- поверхностей» на гондоле (рис. 69). Последний способ установки тормозных поверхностей смог бы замедлить вращение гондолы в сторону, обрат- обратную вращению несущего винта, но полностью предотвратить бы его не смог. Этот недостаток, а также отсутствие необходимых расчетов и чертежей послужили причиной отказа СП. Зайонцу. А. Малявский. Проект, 1910. Киевский техник А. Малявский в 1910 г. разрабатывал винтокрылый аппарат с несущими винтами, уста- 136
новленными для получения пропульсивной силы под некоторым накло- наклоном. Аппарат предназначался для полета со скоростью 20—200 км/ч в течение 30 часов. у А.С. Одабашьянц. Проект, 1910. Инженер из Елисаветполя Ана- Ананий Сергеевич Одабашьянц предложил в 1910 г. ГИУ проект одноме- Рис. 69. Схемы размещения тормозных поверхностей на одновинтовом вертолете С.П.Зайонца (на конусе над несущим винтом и на гондоле) A910 г.) стного вертолета (рис. 70), имеющего четыре бипланных несущих винта диаметром 11м, площадью лопасти 10 м2 и частотой вращения 50 об/мин, пропеллер, рули высоты и поворота и раскладывающуюся тормозную плоскость. Угол установки лопастей несущего винта пред- предполагался 9°. Несущие винты разделялись продольными поверхностя- поверхностями для уменьшения их вредного взаимовлияния. Для обеспечения безопасности полета предполагалась установка двух двигателей «Ан- зани» по 60 л.с. Управлять подъемной силой винтов предлагалось из- изменением их частоты вращения. А.Г. Малеваный. Предложения, 1910. Инженер-технолог из Смо- Смоленска А.Г. Малеваный опубликовал в № 6 журнала «Аэро- и автомо- автомобильная жизнь» статью «Теория геликоптера», в которой отстаивал це- 137
лесообразность размещения несущего винта в кольце. Кольцо пред- предназначалось для повышения подъемной силы винта, уменьшения его размеров, веса и лобового сопротивления, а также для парирования его реактивного момента благодаря специальным приспособлениям. «Стремление к усовершенствованию воздуходувного механизма (т.е. несущего винта. — В.М.)» Мале- ваный считал главной задачей вертолетостроения. В.К. Ревин. Проект, 1910. Крестьянин Василий Кузьмич Ре- Ревин, проживавший в Уфе, в 1910 г. прислал в ГИУ проект и деревян- деревянную модель «привязного» одно- одновинтового вертолета «схемы Вель- нера». Двухлопастный несущий винт должен был приводиться во вращение посредством маленьких винтов, установленных по концам его лопастей. Рассматривающий проект К.А, Антонов подверг кри- критике данную схему, ибо «данное использование мощности мотора посредством винтов, а не прямо на лопасти геликоптера, является невыгодным. Предложение не раз- разработано...». Бузына. Проект, 1910. Изобре- Изобретатель Бузына из села Кожухово, расположенного близ города Ли- тин Подольской губернии, предло- предложил ГИУ проект «соединения аэроплана и геликоптера» для со- содействия «наивысшему поднятию машины вверх». Проект был от- * клонен «ввиду того, что при же- желании использовать геликоптер будет мешать,аэроплан, а при же- Рис. 70. Проект1 вертолета ланий использовать аэроплан — А.С.Одабашьянца A910 г.) геликоптер». Отмечалось, что ус- установленный на аэроплан несу- несущий винт должен увеличивать вес и вредное сопротивление аппарата. Так на самой заре авиации специалистами ГИУ были предсказаны ос- основные недостатки винтокрыла. Я. Варес и Ю. Варес. Проект, исследования винта, 1903—1910. Жители Риги Яков Варес и его сын Юлиус с 1903 г. начали разработ- Uonaartu, 138
D ку винтокрылого летательного аппарата. На самодельном испытатель- испытательном стенде (рис. 71) исследовалась работа несущего винта. В резуль- результате была выбрана для него рациональная форма. В 1910 г. был подготовлен и прислан в ГИУ проект аппарата. В своем письме Я. Варес сообщал: «Я работал над аппаратом несколько лет (почти 7 лет) и истратил все деньги... Работал не ради богатства, а ради безопасности Российской Империи — моего государства». В со- соответствии с проектом аппарат Варесов должен был иметь три про- продольно расположенных несущих винта раз- разного диаметра (рис. 72). Центральный винт большого диаметра вращался в одну сторо- сторону, два малых крайних — в другую, благо- благодаря чему предполагалось достичь уравно- уравновешивания их реактивных моментов. Для поступательного полета, увеличения при необходимости подъемной силы, путевого и продольного управления предусматрива- предусматривались тянущий и толкающий пропеллеры, оси которых могли отклоняться вбок, вверх и вниз на 15°. По мысли Варесов, такие поворотные винты должны были обеспе- обеспечить большую маневренность аппарата в воздушном сражении. Аппарат должен был иметь раскладывающиеся крылья, исполь- используя вторые в поступательном полете, мож- можно было несущие винты отключать. Будучи хорошими механиками, Варесы очень под- подробно разработали трансмиссию и систему управления своего винтокрылого аппарата. В качестве основных материалов предлага- предлагались сталь и алюминий. Вес пустого одно- одноместного аппарата без двигателя оценивал- оценивался конструкторами в 4 пуда F4 кг). Это явно было меньше, чем на самом деле. По- Поэтому специалисты ГИУ усомнились в пер- перспективности постройки винтокрылого ле- летательного аппарата Варесов и отказали им в помощи. Разработка в 1904—1910 гг. Я. и Ю. Варесами винтокрылого летательного аппарата была самым выдающимся событи- событием в данной области в дореволюционной Прибалтике. A.M. Якунин. Проекты, 1910—1911. Житель г. Боброва Воронеж- Воронежской губернии A.M. Якунин подал в 1910 г. заявку на привилегию на проект летательного аппарата с фюзеляжем-фермой из стальных и б Рис. 71. Стенд Варесов для испытания несущих винтов A903 г.) 139
Рис. 72. Проект вертолета Варесов A910 г.)
Рис. 73. Проект винтокрылого аппарата Л.Н.Якунина A910 г.) алюминиевых труб, четырьмя несущими винтами, складывающимися крыльями, двумя рулями высоты, установленными спереди и сзади, задним рулем поворота и расположенным снизу между колесами шас- шасси рулем для обеспечения поперечной балансировки (рис. 73). Диф- Дифференциальное изменение тяг несущих винтов должно было обеспе- обеспечить продольно-поперечное управление. В 1911 г. Якунин разработал следующий проект вертолета. По бокам фюзеляжа длиной 11м, имею- имеющего для уменьшения сопротивления при подъеме трехугольное попе- поперечное сечение (тупым углом вверх), предполагалось разместить 20 не- несущих винтов в два ряда. При подъеме на необходимую высоту предус- предусматривалось запускать тянущий пропеллер и останавливать некоторые («от 2-х до 6-ти») несущие винты. Форма выполненного из стали и дере- дерева фюзеляжа должна была обеспечить «легкое перемещение по улицам», посадку на воду и плавный спуск в случае остановки двигателя. Взлет- Взлетный вес оценивался изобретателем в 30 пудов D80 кг). Хотя проекты A.M. Якунина содержали ряд новых идей (схема размещения винтов, форма фюзеляжа), в выдаче привилегий ему было отказано, финансо- финансовой поддержки для постройки получить также не удалось. 141
Рис. 74. Проект преобразуемого аппарата С.А.Губина A910 г.) 142
\ Кривоходкин. Вертолет, 1910. В 1910 г. в мастерских Одесского \ аэроклуба (бывшие мастерские Морского батальона) строился верто- Ллет Кривоходкина. В том же году он демонстрировался на Одесской воздухоплавательной выставке. К сожалению, больше ничего о дан- ком вертолете не известно. I С.А. Губин. Винтокрылый аппарат, 1910—1911. Житель г. Серпу- Серпухова Сергей Абрамович Губин в 1910 г. разработал проект-прообраз преобразуемого вертолета, представлявшего собой моноплан с повора- поворачивающимися на 90° крылом и осью единственного несущего винта (рис. 74). Особенно тщательно была проработана система поворота крыла и винта. В 1911 г. Губин построил в соответствии с проектом малоразмерный аппарат (рис. 75). Четырехлопастный винт диаметром меньше метра приводился от двухцилиндрового мотоциклетного дви- Рис. 75. С.АГубин возле своего преобразуемого аппарата гателя. Вся конструкция, состоявшая из стальных труб и бамбуковых жердей, размещалась на трехколесном велосипедном шасси и была явно тяжела для несущего винта малого диаметра и слабого двигате- двигателя. Конструктор обратился в Леденцовское общество с просьбой о вы- выделении помощи на приобретение мощного двигателя. Присланные 143
Губиным материалы были рассмотрены Н.Е. Жуковским и Б.М. Бубе- киным, которые пришли к следующему заключению: «Основная мысль изобретателя неверна: один и тот же винт не может служить* то геликоптером, то пропеллером, так как работа того и другого су+ щественно различна; со стороны конструктивной аппарат в целом сложен и невыполним; поворотное приспособление... непригодно вследствие тяжести. Относительные размеры частей аппарата таковы, что исключают всякую возможность рассчитывать на успех». Кроме того, аппарат С.А. Губина имел и ряд других недостатков, делавших невозможным подъем в воздух. Изобретатель поддержки не получил. Другие проекты, 1910. В 1910 г. в различные учреждения поступи- поступили проекты винтокрылых летательных аппаратов Н.М. Агарева из С.-Петербурга «Турбогеликоптер», кубанского казака А.В. Зорина («Геликоплан») и А. Малявского из Киева. Плохо проработанные про- проекты новизной не отличались и поддержки не получили. Ф.С* Старовойт. Проект. Макет, 1911. Рабочий Таганрогского ме- металлургического завода Федор Степанович Старовойт в 1911 г. разрабо- разработал проект и построил макет (рис. 76) вертолета продольной схемы с тя- Рис. 76- Ф.С.Старовойт с макетом своего вертолета A911 г.) Для того времени такое мнение является вполне обоснованным. 144
\ нущим пропеллером, рулем поворота и тремя крыльями «парашюта- и». Несущие винты были четырехлопастные диаметром 450 мм. крылья имели разные размеры (переднее 450x200, среднее 780x320, аднее 600x320 мм), угол установки их мог меняться, благодаря чему редполагалось обеспечивать продбльное управление. Весил макет фунтов B0,5 кг). Его общая длина была 1300 мм, высота*— 620 мм. СП. Черкезов. Проект. Макет, 1911. В 1911 г. разработал проект построил макет (рис. 77) Сатир Петрович Черкезов, проживавший в Болград Бессарабской губернии. Аппарат, названный «Болгария», дЬлжен был иметь несущий винт, тянущий пропеллер, складывающи- еря при взлете и посадке бипланные крылья, передний руль высоты и зЬдний руль поворота. Средств парирования крутящегося момента не- несущего винта не предусматривалось. Основной идеей проекта было обеспечение безопасности вынужденной посадки. При отказе двигате- двигателя на специальной ферме, расположенной сверху аппарата, автомати- автоматически разворачивался брезент, образуя парашют. Вертолет был обору- оборудован приводом от двигателя на колеса, спасательными кругами и лодкой. Впоследствии СП. Черкезов прославился как один из первых болгарских летчиков. В.И. Степанов. Проект, 1911. Занимавшийся кораблестроением чертежник В.И. Степанов подал в 1911 г. в Департамент торговли и Рис. 77. Макет винтокрылого аппарата «Болгария» С.П.Черкезова A9II г.) 145
а-Поддерживания поверхности в-Руль муьинъ С-Руль для поворотовъ P-M*CTC ABIATOPA К-РЕЗЕРВУАРЪ ДЛЯ МАСЛА И БЕНЗИНА .ДЛЯ ПСВСРСТЛ МОТОРА А9\ СЕТКА ОТЬ БИНТА Рис. 78. Проект преобразуемого аппарата «Аэроплан-парашют» В.И.Степанова A911 г.) мануфактур проект «Аэроплана-парашюта» (рис. 78), представлявше- представлявшего собой прообраз преобразуемого аппарата, который имел два танде- тандемом расположенных («для достижения равномерной работы поверхно- поверхностей и устранения... продольной качки») крыла, а между ними воз- воздушный винт с поворачивающейся осью. Средств парирования реак- реактивного момента при работе его в качестве несущего винта не предус- Рис. 79. Проект вертолета Т.Я.Товмача A911 г.) 146
матривалось. Спереди был руль высоты, сзади — поворота. Привиле- ии Степанов не получил. A.M. Черкасов. Проект. Модель, 1908—1911. Житель Ташкента Моисеевич Черкасов с 1908 г. разрабатывал вертикально взле- ающий «Аэрогидроплан». В 1911 г. он построил модель и даже поя- i ились сообщения, что Черкасов пытался строить аппарат в натураль- йую величину. При отказе деигателя несущие винты «сое- няются автоматически вме- е и образуются два парашю- . Других сведений о данной разработке нет. Проекты других авторов, 1911. В 1911 г. в различные учреждения поступили проек- проекты вертолетов Т.Я. Товмача из Одессы (рис. 79), некоего Н.С. из Воронежа и некоего М.С. из Казани (рис. 80), а также про- проекты преобразуемых аппаратов И.В. Малеева из Москвы и СВ. Черкавского из Черкасс. В последнем проекте для созда- создания подъемной силы при взле- те кроме несущих винтов пре- предусматривалось использование пороховых ускорителей. Экс- Эксперт Леденцовского общества Б.М. Бубекин в отзыве на сла- слаб б Рис. 80. Эскиз вертолета М.С. A911 г.) у бо проработанный проект казанца М.С. критически заметил: «При со- современном развитии аэронавтики успешные изобретения могут делать только люди, имеющие научную конструкторскую или авиаторскую подготовку, изучавшие обширную специальную литературу и работа- работающие в специально оборудованных лабораториях... посещающие вы- выставки, съезды и т.д.». А.Ф. Симонов. Вертолет, 1909—1911. Конструктор-чертежник Та- Таганрогского котельного завода Александр Филиппович Симонов после опытов с моделями винтов и вертолетов в 1909 г. разработал проект вертолета. В том же году в Таганроге с целью постройки вертолета образовалась фирма «А.Ф. Симонов, А.С. Балухта и A.M. Попандопу- Попандопуло». Симонов занимался конструированием и строительством аппара- аппарата, Балухта, по-видимому, выполнял функции спонсора, а «греческий подданный» Попандопуло взял на себя обязанности директора-распо- директора-распорядителя фирмы. В 1911 г. вертолет был собран. Построенный из ста- стали и полотна, он пустой весил 136 кг и представлял собой установ- 147
ленный на лыжи-салазки небольшой одноместный аппарат с двигате- двигателем «Анзани» в 25 л.с, приводившим во вращение две «турбины»: не- несущий винт и тянущий пропеллер. Судя по всему, Симонов, как и многие другие изобретатели того времени, пытался создать воздушный винт — «турбину» особой формы на основе каких-то своих соображение. «Турбина» — несущий винт — была окружена на случай аварик круглым парашютом из прорезиненной ткани, натянутой на металли- металлические радиусы. Под этой «турбиной» находилось два «боковых кры- крыла», по-видимому, для балансировки ее реактивного момента и путе- путевого управления. Сзади за сидением летчика — руль высоты. ( Первые испытания на земле показали хорошую работу частей и деталей вертолета Симонова, произошло только несколько «незначи- «незначительных поломок». Однако выписанный из Парижа капризный двига- двигатель «Анзани», вероятно, был поврежден в пути и очень быстро вы- вышел из строя. Денег на приобретение нового двигателя у фирмы не было, и А.Ф. Симонов обратился за помощью в Петербург во Всерос- Всероссийский аэроклуб. Правление аэроклуба попросило своего уполномоченного в Таган- Таганроге А.П. Семенюту встретиться с А.Ф. Симоновым и выяснить на месте целесообразность оказания помощи. Однако встретиться с изобретателем оказалось непро- непросто. По словам Семенюты, «Си- «Симонов... по-видимому, человек без особых средств, попавший со сво- своим изобретением в руки Попандо- пуло, репутация которого остав- оставляет желать лучшего...». Попан- допуло не разрешил уполномо- Рис. 81. Изображение А.П.Семенютой ченному аэроклуба встретиться С вертолета А.Ф.Симонова( 1911 г.) Симоновым, но позволил только взглянуть на хранившийся «в осо- особой комнате под большим секретом» вертолет. А.П. Семенюта успел отметить, что «у двигателя сломан вал к турбине... Сделан (вертолет. — В.М.) весьма аккуратно...». По памя- памяти он сделал потом рисунок аппарата (рис. 81), который и отправил в Петербург. К сожалению, Семенюта рисовать не умел, и этот рису- рисунок — единственное изображение вертолета А.Ф. Симонова. В своем заключении уполномоченный аэроклуба рекомендовал: «Помощь сле- следует оказать Симонову, а отнюдь не Попандопуло». На этом перепи- переписка закончилась. Симонов за помощью больше не обращался. В.Н. Левицкий. Вертолет, 1908—1911. Начальник расквартиро- расквартированной в Ставрополе 63-й резервной пехотной бригады генерал-майор Василий Николаевич Левицкий, играя как-то со своим маленьким сы- сыном, заинтересовался физикой детской игрушки-волчка. Он поставил 148
волчок на весы, запустил его и обнаружил, что вес вращающегося волчка значительно меньше, чем неподвижного. Это было обусловле- обусловлено, по-видимому, внешними формами волчка, способными создавать подъемную силу при вращении. Но генерал решил, что открыл неиз- неизвестное ранее свойство вращающего тела терять свой вес. Он разрабо- разработал и прислал в ГИУ в мае 1908 г. эскиз вертолета. Помимо располо- расположенного^ под фюзеляжем несущего винта на вертолете предполагалась установка двух вращающихся маховиков, которые «уничтожают при- притяжение земли и дают устойчивость домику (фюзеляжу вертолета — В.М.) в воздушном пространстве». Заинтересовавшись авиацией, В.Н. Левицкий довольно быстро ра- разобрался в ошибочности своих первоначальных предположений и раз- разработал к концу 1909 г. хорошо продуманный и в целом соответству- соответствующий своему времени проект вертолета — «летательной машины» (рис. 82). Свой проект генерал прислал в декабре 1909 г. в Министер- Министерство торговли и промышленности, чтобы получить привилегию. По проекту вертолет должен был иметь два соосных несущих винта, тя- тянущий пропеллер и руль поворота. Оригинальной была конструкция трансмиссии (рис. 83). В отличие от привычной схемы с раздачей мощности от двигателя посредством Рис. 82. Проект вертолета В.Н.Левицкого A911 г.) 149
Рис. 83. Проект редуктора вертолета В.Н.Левицкого 150
трех конических шестерен в редукторе на два концентрических ва- вала соосных несущих винтов, по проекту Левицкого, с целью умень- уменьшения веса системы вся мощность двигателя поступала на единый главный вал и уже от него раздавалась посредством тщательно спроектированного редуктора, находящегося между соосными вин- винтами. Такая трансмиссия для вертолетов соосной схемы получила наименование дифференциальной. Левицкий был в числе ее первых разработчиков. Лопасти предполагалось крепить на ободе общего колеса-втулки большого диаметра. Конструктор обосновывал такое решение: «...можно увеличить число их (лопастей. — В.М.) в данном случае до пяти, вместо обычных двух. Кроме того, при укреплении лопастей к втулкам небольшого диаметра основания крыльев или лопастей почти не работают, между тем как при указанном помещении лопа- лопастей на ободе вся поверхность их будет использована. Кроме того, можно добиться того, чтобы равнодействующая сил, действующих на поверхность лопасти, была приложена к самому основанию лопасти, вследствие чего вес лопасти может быть значительно уменьшен». От- Отметим, что предложенный Левицким способ увеличения числа лопа- лопастей несущего винта считается в современном вертолетостроении од- одним из рациональных подходов к созданию высоконагруженных мно- многолопастных винтов сверхтяжелых вертолетов. Другой особенностью проекта В.Н. Левицкого являлась система раскрывающихся мультипланных парашютов, располагавшихся над несущими винтами, на случай отказа двигателя. В нач'але 1911 г. в петербургской прессе появилось сообщение: «На заводе Первого Российского товарищества воздухоплавания генерал Левицкий строит сейчас геликоптер собственной системы по своим чертежам. Остов его аппарата стальной, остальные части деревянные. Пропеллер состоит из 8 лопастей...» Несмотря на краткость данного сообщения, из него можно сделать вывод, что В.Н. Левицкий присту- приступил на заводе Первого товарищества воздухоплавания С.С. Щетинина к постройке вертолета с учетом характерных особенностей своего про- проекта: многолопастные несущие винты и зонт-парашют над ними. По свидетельству историка авиации П.Д. Дузя, мастерская Щетинина начала свою деятельность «постройкой геликоптера по проекту конст- конструктора Эрдели, но работа эта не завершилась успехом. Не оказалось достаточно мощного двигателя, не были всесторонне разработаны кон- конструкция аппарата, проблема его устойчивости и безопасности». Учи- Учитывая, что столь маломощная вначале мастерская С.С. Щетинина не смогла бы одновременно строить два столь сложных летательных ап- аппарата, как вертолет, можно предполагать, что речь идет об одном и том же аппарате. Вероятно, генерал В.Н. Левицкий не имел достаточ- достаточно много свободного времени, чтобы самому заниматься постройкой вертолета, и доверил это инженеру Эрдели. К сожалению, никаких 151
других сведений о вертолете Левицкого найти не удалось. Архив заво- завода Щетинина сгорел вместе с заводом в 1921 г. Г.К. Каллистов. Предложение, 1912. Псаломщик из Ветлуги Гри- Григорий Каллистратович Каллистов в 1912 г. предложил ГИУ построить вертолет с несущим винтом, толкающим пропеллером и носовым ру- рулем поворота. Фюзеляж предлагался «в форме простой лодки с легкой остроконечной крышей». Управление подъемной силой винтов предус- предусматривалось осуществлять изменением их частоты вращения. Увели- Увеличивать грузоподъемность Каллистов предлагал установкой дополни- дополнительных несущих винтов. В целом, конечно, предложение соответст- соответствовало уровню проектов XIX в., но участие псаломщика в разработке винтокрылых летательных аппаратов свидетельствует о большой по- популярности идеи вертолета к 1912 г. А. Кошельский. Предложение, 1912. В 1912 г. А. Кошельский предложил ГИУ построить вертолет. Больше никаких сведений не имеется. П.П. Осипов. Проект, 1912. Мещанин г. Солигалича Павел Поли- ектович Осипов в 1912 г. прислал в ГИУ и Министерство торговли и промышленности неплохо проработанный проект преобразуемого ап- аппарата (рис. 84). В проекте говорилось: «Цель изобретения — соеди- соединить достоинство геликоптера и аэроплана, т.е. чтобы аппарат мог бы подниматься с земли вертикально и почти неподвижно висеть в воз- воздухе, как геликоптер, и имел бы большую скорость и возможность планировать, как аэроплан». Это был аппарат с останавливаемыми и превращаемыми в крыло несущими винтами, тянущим пропеллером и . рулем поворота. Продольно расположенные двухлопастные несущие винты в горизонтальном полете превращались в тандемные крылья. Проект содержал специально разработанный механизм остановки и фиксации крыльев-лопастей. Изобретатель разумно предложил для уменьшения веса делать их бипланными. Угол установки крыльев-ло- крыльев-лопастей мог меняться, благодаря чему предполагалось изменять подъ- подъемную силу несущих винтов, а также обеспечивать продольное управ- управление как в самолетном, так и в вертолетном варианте. Рассмотрев проект П.П. Осипова, М.М. Поморцев сделал замеча- замечание, что «устройство изложено без соблюдения общепринятой техни- технической номенклатуры, чертежи условны и не позволяют уяснить уст- устройство отдельных частей». Государственные эксперты в 1912 г. тре- требовали уже разработки чертежей изобретений по всем правилам тех- технической документации. Изобретатель поддержки не получил и за- занялся разработкой проекта «чистого» самолета. Б.Н. Юрьев. Исследования винтов, проекты, модели, вертолет, 1908—1914. Особое место в истории отечественного дореволюционно- дореволюционного вертолетостроения занимает деятельность студента Императорского Московского технического училища Бориса Николаевича Юрьева A889—1957), впоследствии академика и одного из руководителей со- 152 i
Рис. 84. Проект преобразуемого вертолета Л.Л.Осипова A912 г.) 153
ветского авиастроения. В отличие от многих современников Юрьев верил в перспективность вертолетов. В своем убеждении он опирался не только на свои знания, но и на поддержку Н.Е. Жуковского. Б.Н. Юрьев стал в какой-то мере преемником и продолжателем «отца русской авиации» в этой области. Разработку вертолета Б.Н. Юрьев начал в 1908 г. с поиска рацио- рациональной схемы. Он рассматривал различные комбинации средств со- создания подъемной силы и обеспечения управления, образующих схе- схему. Главным критерием при определении схемы были результаты ве- весового анализа, произведенного на основе расчета на прочность. Кроме того, Юрьев учитывал необходимость обеспечения надежности, простоты и компактности конструкции, возможность достижения большой скоро- скорости полета, особенности возможного применения вертолета. Из всех известных в то время схем (рис. 85) наибольший интерес вызывала продольная схема, многочисленные компоновки которой прорисовывались Б.Н. Юрьевым в 1908—1909 гг. Вес и сложность конструкции фюзеляжа и трансмиссии получались при такой схеме меньше, чем при поперечной и многовинтовой. Однако весовая отдача и полезная нагрузка и для этой схемы были неудовлетворительными, и конструктор пришел к выводу, что данные недостатки можно устра- устранить, использовав одновинтовую схему. Юрьев отказался от «схемы Вельнера», предполагавшей привод несущего винта посредством уста- установленных на его лопастях маленьких пропеллеров из-за больших энергетических и аэродинамических потерь, а от схемы с механиче- механическим приводом и балансирующими реактивный момент несущего вин- винта поверхностями в индуктивном потоке — из-за громоздкости и сложности балансировки и управления. В результате многочисленных прорисовок, расчетов и опытов с мо- моделями Б.Н. Юрьев остановился на одновинтовой схеме, характеризу- характеризуемой балансировкой реактивного момента с помощью рулевых винтов. Из многочисленных вариантов (рис. 86) с разным числом и располо- расположением рулевых винтов он выбрал две схемы: с двумя боковыми ру- рулевыми винтами, используемыми так же, как пропеллеры, и с одним хвостовым, названные соответственно «Тип I» (рис. 87) и «Тип II» (рис. 88), и охарактеризовал их так: «Тип I может дать большие ско- скорости. Правда, при этом придется пожертвовать в сильной степени грузоподъемностью, Тип II будет тихоходнее 1-го, но значительно грузоподъемнее, проще и компактнее». Дальнейшее развитие вертоле- тостроения подтвердило правоту Юрьева: схема «Типа I» использова- использовалась для создания скоростных винтокрылых летательных аппаратов, а схема «Типа II» стала основной для обычных вертолетов. Важнейшей проблемой формирования схемы был выбор средства продольно-поперечной балансировки и управления вертолетом. В то время было известно множество таких средств: смещение центра тя- тяжести, громоздкие и неэффективные поверхности в индуктивном по- 154
Рис. 85. Эскизы Б.Н.Юрьева двухвинтовых вертолетов A909 г.) 155
Рис. 86. Эскизы Б.Н.Юрьева одновинтовых вертолетов с одним (спереди) и двумя «продольно» расположенными рулевыми винтами A909 — 1910 гг.) токе, рулевые винты и др. Первоначально Б.Н. Юрьев предпочел ру- рулевые винты и рассмотрел различные варианты их размещения, но в дальнейшем пришел к выводу, что они существенно утяжелят и ус- усложнят конструкцию. Конструктору попалось на глаза во француз- французском журнале «Космос» изображение автомата перекоса, разработан- разработанного в 1908 г. известным французским вертолетостроителем П. Кор- Корню. Француз предполагал использовать его для создания пропульсив- ной силы отступающей «гребущей» лопастью, циклически устанавли- устанавливаемой для этого на большой угол атаки (почти 90°). Юрьев принял 156
решение использовать автомат перекоса для продольно-поперечного управления и балансировки вертолета, а также обеспечения поступа- поступательного перемещения. Таким образом, неоспорим тот факт, что Юрьев первым предложил использовать автомат перекоса в тех же целях, что и сейчас. Он разработал автомат перекоса (рис. 89), имев- имевший конструкцию, подобную современной, и предназначавшийся для управления не только циклическим, но и общим шагом лопастей не- несущего винта. Юрьев был одним из первых, кто научно обосновал необ- необходимость изменения общего шага несущего винта в зависимости от ре- режима полета. Предложение установить автомат перекоса на одновинто- одновинтовом вертолете с хвостовым рулевым винтом, сделанное в 1911 г., завер- завершило разработку Б.Н. Юрьевым современной классической одновинто- одновинтовой схемы. В настоящее время свыше 90% всех построенных вертоле- вертолетов — одновинтовой схемы. По его собственному выражению, «после изобретения автомата перекоса однороторная схема получила полную логическую законченность». Автомат перекоса является неотъемлемой частью любого современного винтокрылого летательного аппарата. Рис. 87. Проект Б.Н.Юрьева одновинтового вертолета с двумя боковыми рулевыми винтами (Тип I) A910 г.) Все свои соображения по поводу выбора рациональной схемы вер- вертолета Б.Н. Юрьев изложил в 1911 г, в докладе «Критика прежних 157
Рис. 88. Проект Б.Н.Юрьева одновинтового вертолета с хвостовым рулевым винтом (Тип II) в сухопутном и морском вариантах A911 г.) схем геликоптера и описание нового типа геликоптера системы авто- автора», прочитанном на Первом Всероссийском воздухоплавательном съезде в Петербурге. В том же 1911 г. в журнале «Автомобиль и воз- воздухоплавание» была напечатана статья Юрьева «О наибольшем по- полезном грузе, поднимаемом аэропланами и геликоптерами при данной силе мотора», в которой доказывалась целесообразность проведения предварительных аэродинамического и весового расчетов с целью оп- оптимизации размеров летательного аппарата для получения макси- максимальных весовой отдачи и полезной нагрузки при заданной мощности двигателя. Помимо выбора схемы, оптимизации параметров и разработки компоновки вертолета Б.Н. Юрьев уделял большое внимание созда- созданию высокоэффективного несущего винта. Результатов эксперимен- экспериментальных исследований было для этого недостаточно. Существовавшие 158
зс. Рис. 89. Проект aetnoMama перекоса Б.Н.Юрьева A911 г.) теории «идеального винта» и «элемента лопасти» С.К. Джевецкого были несовершенны. Теория Джевецкого имела бдин недостаток — не учитывались создаваемые винтом индуктивные скорости. Поэтому треугольник скоростей не соответствовал действительности, угол при- текания и аэродинамические силы определялись неправильно. Приме- Применение теории Джевецкого давало хорошие результаты для самолетных винтов, имеющих большую осевую скорость. Построенные в соответ- соответствии с ней вертолетные винты «не додавали тяги». Было необходимо объединить теорию «идеального винта» и теорию Джевецкого, устано- установить связь между тягой, развиваемой винтом, и его конструкцией, что позволило бы найти наивыгоднейшие параметры несущего винта. Эту работу в 1910 г. проделали Б.Н. Юрьев и Г.Х.Сабинин. Было получено так называемое уравнение связи между индуктивной скоро- скоростью и параметрами сечения ло- лопасти. В результате установлена , более правильная картина треу- треугольников скоростей и сил, учи- учитывающая индуктивные скорости (ui,vi), позволяющая найти ис- истинные угол и скорость притека- *ия (/JbWi) (рис. 90). После не- небольшой доработки Н.Е. Жуков- Жуковский эту теорию под названием ^Теория Сабинина — Юрьева» (^ключил в свой курс «Теоретиче- основы воздухоплавания». К | АР X АР . С fi \ 1 1 1 Л Рис. 90. Треугольники сил и скоростей по импульсной теории винта Сабинина — Юрьева 159
Теория, называемая также импульсной, позволила проектировать не- несущие винты вертолетов. Теперь можно было приступить к постройке вертолета, В Воздухо- Воздухоплавательном кружке Технического училища была создана в 1910,г. комиссия по геликоптерам под руководством Б.Н. Юрьева. Как Юрь- Юрьев, так и его соратники имели уже опыт постройки планеров и само- самолета. После проработки в 1911 г. ряда проектов вертолетов одновин- одновинтовой, схемы с хвостовым рулевым винтом студенты приступили в на- начале 1912 г. к постройке аппарата под имеющийся двигатель «Анза- ни» в 25 л.с. Помимо кассы кружка они опирались на финансовую поддержку «Общества содействия изобретателям имени Леденцова». Получить помощь общества помог Н.Е. Жуковский, который тоже да- давал молодым вертолетостроителям теоретическую консультацию. Кон- Конструкции частей и деталей старались разработать как можно более простыми. Они строились преимущественно руками самих студентов. Часть деталей из-за ограниченности средств не удалось сделать в со- соответствии с проектом. Конструктивно сложный автомат перекоса не строился. Нужно было спешить, так как предполагалось показать вер- вертолет на выставке, приуроченной ко Второму Всероссийскому возду- воздухоплавательному съезду в Москве. Вертолет был построен за три месяца (рис. 91). Вес пустого верто- вертолета составлял 202,5 кг. Диаметр несущего винта был 8 метров, а ру- рулевого — 2,5 метра. «За прекрасную теоретическую разработку про- проекта геликоптера» Б.Н. Юрьев награжден дипломом и малой золотой медалью выставки. На съезде Г.Х. Сабининым была впервые пред- представлена импульсная теория винта. Разработка импульсной теории другими учеными началась значительно позже. На выставке и съезде распространялись подготовленные Б.Н. Юрьевым листовка с описани- описанием вертолета и брошюра «Объяснительная записка к геликоптеру сист. Б. Юрьева», представлявшая собой как бы краткую энциклопе- энциклопедию-анализ достигнутого уровня вертолетостроения и прогноз его дальнейшего развития. В ней Юрьев отметил преимущества вертолета перед самолетом; призвал развивать теоретические и эксперименталь- экспериментальные исследования несущих винтов; разъяснил необходимость научного выбора оптимальных параметров аппарата и его рациональной схемы; обосновал целесообразность одновинтовой схемы с рулевым винтом и автомата перекоса; объяснил возможность аварийной посадки на ре- режиме авторотации и др. После закрытия выставки и замены некоторых макетов работоспо- работоспособными деталями осенью 1912 г. во дворе Технического училища на- начались испытания вертолета на привязи. При второй попытке раскру- раскрутить несущий винт из-за неравномерности вращающего момента дви- двигателя и большого момента инерции несущего винта сломался глав- главный вал. В дальнейшем во избежание этого была установлена муфта свободного хода. Однако двигатель «Анзани» был слишком ненадежен 160
Рис. 91. Вертолет Б.Н.Юрьева A911 г.) и маломощен, чтобы обеспечить успех. «Главный конструктор» верто- вертолета Б.Н. Юрьев отбывал в 1912—1913 гг. воинскую повинность, и, кроме того, у него появились сомнения в возможности создания при тогдашнем уровне техники удачного одновинтового вертолета. Довод- Доводка вертолета была прекращена. Одновременно с постройкой одновинтового вертолета Б.Н. Юрьев разрабатывал проект многовинтового вертолета, образуемого соедине- соединением одинаковых и независимых «элементов» — винтомоторных групп. Такая схема обещала ряд преимуществ: отсутствие тяжелой 6-355 161
трансмиссии (валов и редукторов); безопасность в случае отказа одно- одного из «элементов»; возможность балансировки с помощью изменения шага винтов, что позволяло обойтись без автомата перекоса. Отрабо- Отработав один «элемент», можно было создавать вертолеты любой грузо- грузоподъемности (рис. 92). В 1914 г. Юрьев разработал проект такого вер- длемент 3*20 -6,2^ Рис. 92. Различные комбинации ^элементов», образующие многовинтовые вертолеты A911 г,) толета, состоящего из восьми «элементов» (рис. 93), но построить его помешала начавшаяся война. Для этого аппарата конструктор разра- разрабатывал также двигатель с удельным весом, в два раза меньшим, чем у всех существовавших в то время. Среди дореволюционных отечественных вертолетостроителей Б.Н. Юрьев выделяется, поскольку в отличие от многих своих пред- предшественников, трудившихся, как правило, в одиночку, без необходи- необходимой научной и производственной базы, он опирался на помощь обла- обладавших достаточным уровнем знаний соратников по Воздухоплава- Воздухоплавательному кружку, пользовался научной консультацией Н.Е. Жуков- Жуковского, результатами исследований аэродинамических лабораторий. В распоряжении студентов были мастерские Технического училища. Дея- тельйость Геликоптерной комиссии Воздухоплавательного кружка Тех- Технического училища была своего рода прообразом будущих конструктор- конструкторских коллективов, объединявших на научной и производственной базе квалифицированных специалистов. Б.Н. Юрьев был, по сути дела, и первым «главным конструктором» вертолетного опытно-конструкторско- опытно-конструкторского бюро. Н,М. Ветров. Проект, 1913. Киевлянин Н.М. Ветров в 1913 г. при- прислал в Леденцовское общество проект винтокрылого аппарата, пред- представлявшего собой как бы модернизированный самолет Блерио, на ко- котором сверху устанавливался несущий винт для обеспечения верти- 162
Рис. 93. Проект Б.Н.Юрьева вертолета из восьми «элементов» A914 г.) кального взлета и висения в воздухе, а снизу под кабиной — гиро- гироскоп для повышения устойчивости и «прикрытия летчика от пуль». Эксперт Общества Б.М. Бубекин, рассмотрев проект, отметил нецеле- нецелесообразность объединения вертолета с самолетом и нереальность воз- возлагавшихся на гироскоп надежд. П.Е. Комаров. Проект, 1913. Народный учитель Павел Емельяно- вич Комаров со станции Половина Сибирской железной дороги в Ир- Иркутской губернии увлекся авиацией и построил со своими учениками планер. Затем он разрабатывал проект вертолета соосной схемы (рис. 94). Ротативный двигатель должен был устанавливаться не в фюзеляже, а на оси между несущими винтами и приводить их во вра- вращение в противоположные стороны. Несущие винты предполагались однолопастными. Для получения на отступающей «гребущей» лопасти пропульсивной силы предусматривалась установка на винтах автома- автомата перекоса для циклического изменения угла установки лопастей. Конструкцию автомата перекоса Комаров не разрабатывал. Сзади вер- вертолета должно было быть хвостовое оперение. Комитет Леденцовского 163
Рис. 94. Эскиз вертолета П.Е.Комарова A913 г.) общества, где рассматривался проект изобретателя, усомнился в рабо- работоспособности аппарата. Поддержки Комаров не получил. М.Ф. Краевский. Проект, 1913. Варшавянин М.Ф. Краевский в 1913 г. сделал заявку на привилегию на проект винтокрылого аппара- аппарата (рис. 95), названного им «Орнитоплан». По своей схеме это был классический моноплан-высокоплан. Однако его крылья имели не- небольшую поверхность, так как над ними крепились расположенные поперечно несущие винты. Особенностью конструкции несущих вин- винтов было наличие автомата перекоса (рис. 96). Он предназначался для циклического увеличения угла установки отступающих лопастей с целью осуществления ими «гребущего» движения для получения пропульсивной силы. Конструкция автомата перекоса уступала анало- аналогичной, разработанной в 1911 г. Б.Н. Юрьевым. Нормальный угол ус- установки лопастей оценивался в 7—10°. Силовые элементы конструк- конструкции предполагалось делать из стали и дерева, обшивку — из прорези- прорезиненной ткани. На «Орнитоплане» предусматривалась установка авто- автоматического стабилизирующего устройства. Не получив привилегии, М.Ф. Краевский обратился в 1914 г. за помощью в Московское Леден- цовское общество помощи изобретателям. Там его проект рассматри- рассматривался самим Н.Е. Жуковским, который отметил, что «проект имеет интерес», и особо подчеркнул наличие автомата перекоса. Он реко- рекомендовал провести испытания автомата перекоса Краевского в аэро- аэродинамической лаборатории Московского университета. Однако начав- начавшаяся вскоре мировая война прервала переписку Общества с изобре- изобретателем. Н,И, Сорокин. Вертолет, исследования винтов, 1909—1914. Пе- Петербуржец Н.И. Сорокин в 1909 г. приступил к постройке вертолета. Аппарат много раз переделывался, но так и не был закончен (рис. 97). Постройка сопровождалась стендовыми испытаниями несущих винтов и пропеллера. Несущие винты, именовавшиеся конструктором «венти- «вентиляторами», имели большое число (около 30) плоских лопастей с изме- изменяемым общим шагом. При нулевом угле установки лопастей «венти- «вентиляторы» превращались в парашюты. Обтянутые полотном лопасти кре- 164
Рис. 95. Проект винтокрьиюго аппарата М.Ф.Краевского A913 г.) 165
Рис. 96. Проект автомата перекоса М.Ф.Краевского A913 г.) пились комлями к стальному главному валу несущего винта, а внеш- внешними концами — к металлическому опоясывающему ободу с системой расчалок. Деревянный трехгранный расчалочный фюзеляж базировался на четырехколесном шасси. Впереди размещался пропеллер, а сзади — руль поворота. В качестве пропеллера Сорокин испытывал как обычный воздушный винт, так и винт-турбину собственной конструкции, предназ- предназначенную, кроме того, выполнять функции маховика. Под несущими вин- винтами размешались поверхности в индуктивном потоке, благодаря кото- Рис. 97'. Вертолет Н.И.Сорокина A909 — 1914 гг.) рым можно было осуществлять продольно-поперечное управление. Посередине фюзеляжа размещались место пилота и двигатель, над 166
двигателем — топливный бак. Первоначально был двигатель «Анза- ни» в 24 л.с, а затем его заменили на «Аргус» в 50 л.с. Однако его мощности по-прежнему было недостаточно для подъема в воздух. Ис- Испытания вертолета прервались в 1914 г. начавшейся войной, B.C. Федоров. Проект, 1914. В 1914 г. журнал «Физик-любитель» сообщил, что B.C. Федоров разработал проект вертолета, который «имеет вид опрокинутой плоскодонной лодки, за бортами которой скрываются подъемные пропеллеры новой конструкции, обладающие большой подъемной силой и гироскопическими свойствами». Такая форма фюзеляжа была выбрана с целью использования его в качестве парашюта при отказе двигателя. «Гироскопические свойства» способ- способствовали повышению устойчивости вертолета. Пропульсивная сила должна была создаваться пропеллером. С.А. Дорошевский. Предложение, 1914. Варшавянин Стефан Анемподистович Дорошевский предложил военному ведомству осна- оснащать винтокрылый летательный аппарат специальным ветряком на случай отказа двигателя. Изобретатель на знал о режиме авторотации несущего винта и полагал при аварии поддерживать вращение несу- Рис. 98. Эскиз «привязного» вертолета «Воздушная смотрильня» AM.Мыльникова A914 г.) Рис. 99. Эскиз вертолета В.Н.Змеева A914 г.) щего винта приводом от установленного на хвосте ветряка с горизон- горизонтальной осью. A.M. Мыльников. Проект, 1914. Изобретатель Андрей Михайлович Мыльников из Курска прислал в военное ведомство проект привязно- привязного вертолета воздушного наблюдения, названного им «Воздушная смотрильня» (рис. 98). Ток к электродвигателю, приводящему трехло- 167
пастные соосные несущие винты, должен был подводиться по прово- проводу-канату привязи. По этому канату также предполагалось провести провод телефонной связи. На случай отказа двигателя предусматри- предусматривался сложенный вокруг корзины парашют пилота. Другие проекты, 1914. Помимо упомянутых выше в 1914 г. в раз- различные учреждения поступили проекты вертолетов соосной схемы Н.В. Замышляева из Подмосковья, поперечной схемы мастера В.Н. Змег ева (рис. 99) из Омутнинска и винтокрылого аппарата сибирского ка- казака из Омска В.М. Калмыкова. Рис. 100. Проект вертолета А.С.Корзинщикова A910 г.) А.С. Корзинщиков. Проект, исследования винтов, 1909—1915. Большие исследования по вертолетной тематике провел в 1909—1915 гг. в Нижнем Новгороде Александр Сергеевич Корзинщиков. В 1910 г. он подал патентную заявку, а в 1912 г. получил привилегию на проект четырехвинтового вертолета (рис. 100). Изобретатель отказался от двухвинтовых схем, цбо полагал, что они не обеспечат необходимой устойчивости вертолету, и расположил четыре несущих винта про- продольно, так чтобы каждый задний винт находился ниже переднего с большим перекрытием. По мысли Корзинщикова, перекрытие было необходимо для уменьшения длины и веса вертолета, а .также для то- того, чтобы «использовать целесообразно сжатый воздух под лопастями винтов». Последний довод отражал распространенное в то время за- заблуждение о повышении эффективности винта при помещении его непосредственно в индуктивный поток под другим винтом. Поступа- Поступательный полет изобретатель предполагал осуществлять, отклоняя впе- вперед ось переднего винта. При этом нарушалась балансировка, вперед 168
наклонялся бы весь вертолет и пропульсивная сила создавалась бы и другими несущими винтами. Проект был тщательно проработан, осо- особенно система управления и трансмиссия. В феврале 1910 г. А.С. Корзинщиков посетил Москву, где предста- представил свой проект Н.Е. Жуковскому, Д.П. Рябушинскому. Жуковский хорошо отозвался о проекте, одобрил идею применения многовинто- многовинтовой схемы, отметил, что «геликоптер должен летать недурно», и посо- посоветовал построить модель и представить ее для испытаний в Леден- Леденцовское общество. Московские ученые рекомендовали изобретателю продолжать свои исследования, однако петербургский авторитет про- профессор Н.Л. Кирпичев отнесся отрицательно к его идее. Он заметил: «Ступенчатая установка (установка несущих винтов с перекрытием. — В.М.) нецелесообразна, винт тогда господин, когда имеет за собой свободный цилиндр воздуха, стройте двухвинтовой». Это и ряд дру- других замечаний Кирпичева не обескуражили Корзинщикова, и летом 1910 г. изобретатель завершил начатую еще осенью 1909 г. постройку испытательного стенда с ручным приводом, на котором исследовал со- совместную работу двух и трех несущих бинтов. При этом ось одного из этих винтов могла отклоняться, как это предусматривалось в проекте вертолета. По свидетельству Корзинщикова, его опыты доказали це- целесообразность перекрытия несущих винтов для повышения их подъ- подъемной силы. К сожалению, имеющиеся материалы об исследованиях не позволяют выяснить, почему экспериментатор пришел к этому ошибочному выводу. Вероятно, сказались какие-то неточности в экс- эксперименте. Отметим, что вслед за Корзинщиковым аналогичные опы- опыты провел во Франции Г. Плизан и сделал такой же вывод о целесо- целесообразности перекрытия. О результатах своих опытов А.С. Корзинщиков сообщил в москов- московское Леденцовское общество и в Кучинский аэродинамический инсти- институт Д.П. Рябушинскому. В Леденцовском обществе сообщение А.С. Кор- Корзинщикова рассмотрел Б.М. Бубекин. Он поддержал идею перекрытия несущих винтов с целью «дать большую поверхность действия без увеличения радиусов винтов» и повысить их эффективность, однако отметил необходимость обеспечения точности эксперимента. Кроме того, Бубекин рекомендовал продуть модель в аэродинамической тру- трубе, а также провести исследования винтов в косом потоке для изуче- изучения опрокидывающего момента. Д.П. Рябушинский заинтересовался результатами опытов Корзинщикова, признал их очень важными в научном отношении и посоветовал опубликовать. Ободренный результатами опытов, доброжелательным отношением московских ученых и получением привилегии (что было в России весьма непросто) А.С. Корзинщиков разработал новый проект более крупного пятивинтового вертолета, использовав упомянутые ранее принципы. Для повышения безопасности вертолет разрабатывался двухмоторным. Изобретатель рекомендовал для повышения грузо- 169
подъемности и безопасности соединять его вертолеты по три-четыре вместе, создавая «воздушные поезда». По его мнению, будущее верто- летостроения принадлежало многовинтовым и многомоторным верто- вертолетам. Эта точка зрения отражала правильные взгляды вертолетост- роителей того времени. Корзинщиков предсказывал большое будущее вертолетам: «Могу сказать утвердительно, что через десять лет после первого поднявшегося аппарата во многих местах будет установлено воздушное пассажирское сообщение...» Учтя рекомендации Д.П. Рябушинского, А.С. Корзинщиков в 1912 г. в книге «Геликоптер и его будущность» опубликовал проект вертоле- вертолета, основные идеи и результаты своих опытов. Он продолжил исследо- исследования винтов, заменив на стенде ручной привод приводом от мотора в 2 л.с. На IV Всероссийском воздухоплавательном съезде в Петербурге в il914 г. Корзинщиков доложил о ходе своих исследований. Ряд мос- московских капиталистов и общественные организации пообещали ему поддержку в постройке вертолета, но началась мировая война и изо- изобретателю сообщили, «что теперь не до того». За четыре года он ист- истратил на опыты 1500 рублей из личных средств. На разработку черте- чертежей вертолета и проведение дополнительных экспериментальных исс- исследований требовалось еще 1000 рублей, а на постройку одно- двухмест- двухместного вертолета с двигателем «Гном» в 60—80 л.с. — еще 10—15 тысяч. За ними А.С. Корзинщиков в августе 1915 г. обратился в Центральный военно-промышленный комитет. Он обещал построить вертолет за 3—4 месяца. Однако эксперты отдела изобретений комитета отказали Кор- зинщикову в помощи: «При современном состоянии техники воздухо- воздухоплавания идея создания летательного аппарата геликоптерного типа представляется вряд ли осуществимой. Кроме того, устойчивость предло- предложенного Вами аппарата ничем не обеспечена. Ввиду сказанного отдел вашим изобретением пока не предполагает воспользоваться». Данный отзыв отражал точку зрения ведущих специалистов авиации того време- времени, справедливо полагавших, что время вертолетов еще не наступило, и предпочитавших в тяжелое военное время оказывать финансовую по- помощь более перспективным разработкам. Оценивая деятельность А.С. Корзинщикова,. следует отметить, что, несмотря на ошибочность основной концепции конструктора («сту- («ступенчатое» размещение несущих винтов для увеличения их подъемной силы), использование многовинтовой схемы с перекрытием несущих винтов для уменьшения веса конструкции было наиболее реальным способом достижения успеха при уровне науки и техники того време- времени. Если бы не помешала война, то, вероятно, изобретателю, опирав- опиравшемуся на консультации ведущих московских авиационных специа- специалистов и получившему финансовую поддержку, удалось бы завершить разработку вертолета. Свою деятельность в области вертолетострое- ния А.С. Корзинщиков возобновил по окончании гражданской войны и продолжал вплоть до начала 30-х гг. ПО
ВЕРТОЛЕТОСТРОЕНИЕ В ГОДЫ ПЕРВОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ В годы первой мировой войны авиация получила дальнейшее раз- развитие. Первые же бои подтвердили высокую эффективность и незаме- незаменимость самолетов. Области применения самолетов постоянно расши- расширялись. На смену многоцелевым аппаратам пришли специализирован- специализированные: истребители, разведчики, бомбардировщики и т.п., которые, в свою очередь, делились на легкие, средние и тяжелые. Все они в большом количестве требовались фро^у. В связи с этим быстро рас- расширялись производственные мощности авиационной промышленности. Строились заводы для производства самолетов, двигателей, приборов и вооружения. Развернувшаяся воздушная война требовала повыше- повышения характеристик самолетов. Это способствовало расширению науч- научно-исследовательской базы авиации. На смену авиамастерским и не- небольшим аэродинамическим лабораториям приходили мощные авиаза- авиазаводы и государственные научно-исследовательские центры. Получили развитие все отрасли авиационной науки и техники. Начавшаяся война активизировала деятельность конструкторов и изобретателей новой техники, в том числе и винтокрылой. Кем дви- двигал патриотизм, а кем и коммерческий расчет. С началом войны уве- увеличилось число предложений и проектов вертолетов и других винток- винтокрылых аппаратов. В первые годы войны поддержки изобретатели вер- вертолетов не получали. Военные ведомства воюющих стран предпочита- предпочитали ассигновывать суммы на дальнейшее совершенствование уже про- проверенной в боях техники. Однако после нескольких лет войны появи- появилась потребность в надежном средстве вертикального взлета и посад- посадки, способном висеть в воздухе. Дело в том, что применявшиеся в ка- качестве наблюдательных постов привязные аэростаты зарекомендовали себя как очень громоздкое, уязвимое и пожароопасное средство. Наи- Наиболее рациональным средством, заменяющим аэростат, стали считать вертолет. Кроме того, появились предложения оснастить летательный аппарат несущим винтом для обеспечения точности бомбометания с малой скорости, повыщения маневренности, а также улучшения взлетно-посадочных характеристик. Военные ведомства ряда стран приступили в 1916—1917 гг. к раз- разработке вертолетов. Наибольших успехов достигли конструкторы Авс- Австро-Венгрии. В 1918 г. вертолет «Петроци-Карман-Цуровец-2» под- 171
нялся на привязи на высоту 50 м. Экипажа на борту не было, так как из-за отсутствия на вертолете органов управления и балансировки летчики опасались подниматься на нем в воздух. Другим странам не удалось завершить постройку вертолетов до конца войны. Испытания этих вертолетов начались уже по ее окончании. По показателям они значительно превосходили довоенные аппараты, в первую очередь благодаря появлению новых легких ротативных двигателей, создаю- создающих необходимую мощность. Послевоенные вертолеты могли совер- совершать управляемые полеты вблизи земли. За годы первой мировой войны существенно изменились россий- российская авиационная промышленность. Если в начале войны существова- существовало несколько маленьких полукустарных мастерских и небольших аэродинамических лабораторий при учебных заведениях, то к 1918 г. появились многочисленные специализированные авиационные заводы, оборудованные по последнему слову техники. Была создана крупная научно-исследовательская база, расширены существующие лаборато- лаборатории, созданы новые. В Петрограде создавался крупный государствен- государственный аэродинамический институт. Предполагалось установить в нем аэродинамическую трубу для исследования полноразмерных объектов. В Херсоне был создан Главный аэродром Управления военно-воздуш- военно-воздушным флотом (УВВФ) для постройки и проведения всесторонних лет- летных испытаний новой техники. В Петрограде и Москве существовали две мощные авиационные научные школы. Шло формирование науч- научных кадров и в других городах России. Этому во многом способство- способствовала деятельность как Главного военно-технического управления, так и созданного командованием русской армии Управления военно-воз- военно-воздушным флотом. Разработка винтокрылой техники в России в годы первой мировой войны имела те же особенности, что и за рубежом. Военное ведомство долгое время отказывало в поддержке авторам многочисленных про- проектов. Аналогичным образом поступали и различные общественные организации. Исключение составляет только начатая в 1915 г. разра- разработка прапорщиком И.А. Эйдой вертолета, помощь в которой ему оказало Леденцовское общество. Однако к 1917 г. положение измени- изменилось. В военном ведомстве в это время стал проявляться интерес к вертолетостроению, в котором стали видеть новое средство, способное в некоторых областях заменить привычные самолеты и аэростаты. В 1917 г. в Петрограде началась разработка вертолета Х.Г. Берландом, а в Херсоне Г.А. Ботезатом. К сожалению, последующая гражданская война и интервенция не позволили осуществить их постройку. И.Г.Ф. Ратфельдер. Проект, 1914. Иоган Георг Фридрихович Рат- фельдер из Риги прислал на имя Императора в 1914 г. проект верто- вертолета-амфибии оригинальной схемы (рис. 101). Его «Автомобильный аэроплан» должен был иметь, подобно винтокрылому аппарату, пред- предложенному в 1910 г. его земляками Варесами, три продольно располо- 172
женных несущих винта, причем диаметр центрального был больше диаметров крайних. Для обеспечения поступательного полета пред- Рис. 101. Проект вертолета «Автомобильный аэроплан* И.Г.Ратфельдера A914 г.) назначался толкающий пропеллер, для путевого управления — руле- рулевой винт в носу лодкообразного фюзеляжа. Фюзеляж располагался на четырех автомобильных колесах, два задних должны были приводить- приводиться от мотора. А.З. Цветков. Проект, 1914. Апполон Зосимович Цветков предста- представил в 1914 г. командованию русской армии проект вертолета продоль- продольной схемы (рис. 102). Компоновка его была довольно типичной для того времени. Два несущих винта диаметром по 6,4 м располагались в Рис. 102. Эскиз вертолета А.З.Цветкова A914 г.) цилиндрических каналах в корпусе в виде перевернутой кверху дни- днищем лодки с двумя толкающими пропеллерами и килем между ними. В качестве силовой установки предусматривались два двигателя по 500 л.с. 173
А.Р. Абрамсон. Проект, 1914. А.Р. Абрамсон, испытав модель не- несущего винта, в 1914 г. предложил Военному- министерству проект вертолета (рис. 103) с восемью несущими винтами диаметром по че- четыре метра, расположенными по бокам удобообтекаемого фюзеляжа, Рис. 103. Эскиз вертолета АР.Абрамсона A914 г.) двумя боковыми пропеллерами и рулем поворота. Для приведения их в действие предусматривалось четыре двигателя по 100 л.с. Взлетный вес аппарата оценивался изобретателем в 1280 кг. К.Е. Мороз. Вертолет, 1904—1915. Старший осмотрщик вагонов станции Юрьев (Тарту) Корнелий Егорович Мороз заинтересовался авиацией в 1904 г., а в 1910 г. приступил к постройке вертолета соб- собственной конструкции. Он должен был иметь два противовращающих- ся несущих винта и складывающиеся крылья. Поступательное движе- движение осуществлялось наклоном вперед осей несущих винтов. В качест- качестве силовой установки изобретатель проектировал ротативный двух- двухтактный пятицилиндровый двигатель мощностью в 70 л.с. Удель- Удельный вес этого разрабатываемого Морозом двигателя ожидался меньше 0,5 кг/л.с. Так как вертолет предполагалось использовать «как гидро- гидроплан», фюзеляж — «закрытая каретка» — проектировался «в виде ло- лодочки». Предполагаемая скорость до 100 км/ч. К концу 1914 г. основные части вертолета были построены, не хва- хватало только двигателя. Изобретатель не мог самостоятельно изгото- изготовить цилиндры с поршнями двигателя, а выполненные по его заказу на автомобильном заводе Пузырева в 1915 г. «вследствие пористого металла оказались неприменимы». Попытка договориться об их изго- изготовлении с французской авиамоторной фирмой «Гном» также ни к че- чему не привела. 174
Постройку К.Е. Мороз вел за собственный счет, а его личные сбе- сбережения были небольшими. В 1915 г. он обратился за помощью в раз- различные военные и военно-морские учреждения России. Шла война, и изобретатель обещал, что его вертолет «может фиксироваться в одной точке пространства, что способствует по прицелу спускать бомбы и пользоваться проволочным телефоном, оставаясь вследствие неболь- небольшой величины аппарата и его соответствующей окраски незамечен- незамеченным для невооруженного глаза на расстоянии 1000 метров». Центральный военно-промышленный комитет направил осенью 1915 г. к К.Е. Морозу фабричного инспектора города Юрьева. Выяс- Выяснилось, что вертолет построен не по первоначальному проекту. Фюзе- Фюзеляж длиной 2,14 м и шириной 0,92 м не имел никаких приспособле- приспособлений для посадки на воду, отсутствовали и раскрывающиеся крылья. Трансмиссия и несущие винты были готовы и установлены на аппара- аппарате, но инспектор так и не смог разобраться, как осуществляется на- наклон их осей. Мороз отказался от объяснений, «скрываясь за секрет своего изобретения». Сомнения у инспектора вызвала и возможность успешного завершения постройки двигателя изобретателя. Комитет поставил условием оказания помощи Морозу ознакомление с черте- чертежами и расчетами вертолета. Изобретатель их не представил, однако получил поддержку члена Государственной Думы А.И. Шингарева, который ходатайствовал о направлении К.Е. Мороза на один из ка- казенных заводов для завершения постройки двигателя. Больше ника- никаких сведений о данной попытке создания вертолета нет. А.П. Федотов. Проект, 1915. Житель г. Бендеры Александр Петро- Петрович Федотов под впечатлением от сообщений о полетах самолета «Илья Муромец» заинтересовался авиацией и в 1914 г. занялся разра- разработкой проекта винтокрылого летательного аппарата и к нему (рис. 104) двигателя, работающего на нитроглицерине. Винтокрылый аппарат дол- должен был иметь четыре расположенных квадратом несущих винта диа- диаметром 1 сажень B,13 м), тандемом расположенные две пары биплан- ных крыльев, тянущий пропеллер и хвостовое оперение. Каждый винт должен был приводиться от своего мотора. Аппарат предназначался для перевозки 20 пассажиров со скоростью свыше 110 км/ч. Проект был рас- рассмотрен в 1915 г. экспертом Центрального военно-промышленного коми- комитета В.И. Ярковским, который отметил его неразработанность, невоз- невозможность при выбранных параметрах подняться в воздух и нереальность при тощашнем уровне науки и техники «соединения геликоптера с аэропланом». В заключение он признал, что «производство опытов с ге- геликоптерами... в настоящий момент едва ли своевременно». Проект так- также был рассмотрен и в Леденцовском обществе В.П. Ветчинкиным, ко- который отметил ошибочность расчетов Федотова и выразил сомнение в возможности соединения вертолета с самолетом. Ф.С. Бурьян. Проект, 1915. В 1915 г. в Центральный военно- промышленный комитет поступили проекты вертолетов-амфибий 175
(рис. 105) изобретателя Ф.С. Бурьяна из села Веселого Сочинского округа. Один из них был продольной, другой соосной схемы. Для дви- движения вперед предусматривались пропеллеры. При отказе двигателя должны были раскрываться крылья. Для движения по воде в корме Рис. 104. Проект винтокрылого аппарата А.П.Федотова A915 г.) 176
Рис. 105. Эскизы вертолетов Ф.С.Бурьяна A915 г.) аппарата должен был быть установлен винт. Плохо проработанные проекты поддержки не получили. К.А. Петров. Проект, исследования винта, 1915. Житель г. Ельца К.А. Петров провел испытания несущего винта диаметром 80 см, при- приводившегося двигателем внутреннего сгорания мощностью 9 л.с. Он разработал проект вертолета, оснащенного восемью такими несущими винтами, приводимыми от двигателя мощностью 100 лх. Вес вертоле- вертолета оценивался в 475 кг. В 1915 г. проект рассматривался в Централь- Центральном военно-промышленном комитете и Леденцовском обществе, но поддержки не получил. М.И. Грубский. Проект, 1915. Киевлянин М.И. Грубский прислал командованию русской армии проект самолета, оснащенного двухло- двухлопастным несущим винтом с индивидуальной силовой установкой. В решении заседания ГВТУ по проекту Грубского было отмечено: «Опыт и теоретические исследования показывают, что при настоящем состоянии техники воздухоплавания геликоптерные винты не могут дать тяги, достаточной для вертикального подъема даже и одного только геликоптерного устройства. Ввиду этого добавление такого уст- устройства к аэроплану не сможет дать ему возможности взлететь верти- вертикально». Д. Боголюбов. Предложение, 1915. Священник из г. Николаева Самарской губернии Д. Боголюбов предложил построить самолет с не- несущим винтом при условии, что Военно-промышленный комитет его приобретет, если он окажется удачным. Эксперты комитета предпоч- предпочли предостеречь батюшку от напрасных расходов, ибо понимали бес- бесперспективность в то время подобной разработки. А.Ф. Хохлов. Проект, 1915. Путиловский рабочий А.Ф. Хохлов прислал в 1915 г. в военное ведомство проект винтокрылого аппарата «Грузовика» с четырьмя расположенными ромбом несущими винтами диаметром 3 м, крыльями и двумя толкающими пропеллерами. Изо- Изобретатель основывался на собственных ошибочных представлениях. Фантастический проект не содержал ничего нового. Поэтому рядом со словами Хохлова: «Я воображаю тот торжественный день, когда ги- гигантская птица восстановит воздушное сообщение Нового света со 177
Старым. Но пока не окончен проект, я обожду делать торжественные полеты» — эксперт Центрального военно-промышленного комитета написал: «Правильно и благоразумно». А.С. Шустов. Проект, 1915. Морской инженер А.С. Шустов в 1915 г. прислал в ГВТУ проект фантастического бронированного вер- вертолета с одним несущим винтом, одним пропеллером, крыльями-пара- крыльями-парашютами и рулями. Предполагалось, что аппарат сможет плавать по воде и даже нырять. На броне устанавливались перескопы для наблю- наблюдения. Особое внимание кораблестроитель обратил на упрощение тех- технологии производства своего вертолета. Ю.Ф. Григорьева. Проект, 1915. В 1915 г. купчиха Юлия Федо- Федотовна Григорьева из Чусовского завода Пермской губернии прислала Главнокомандующему русской армии Великому Князю Николаю Ни- Николаевичу телеграмму «О новом важнейшем открытии по авиации, сделанном ею». Знакомая с работой водяных турбин на уральских за- заводах, наблюдательная женщина пришла к выводу, что для уменьше- уменьшения скорости падения можно использовать вместо парашюта авторо- тирующий винт, т.е. первой предложила ротор-парашют («ротошют»). Она сообразила, что способность винта вращаться под действием на- набегающего потока можно использовать для приведения во вращение другого, несущего, винта, и предложила соединять вместе на одной оси в своего рода бипланный винт несущий и самовращающийся вин- винты. При этом Григорьева отметила, что «воздушная турбина» будет вращаться от набегающего потока не только при падении, но и при горизонтальном полете. Для осуществления движения вперед изобре- изобретательница предлагала использовать «поступательный винт». Таким образом, пермская купчиха в 1915 г. изобрела прообраз будущего ав- автожира, но только с разделением функций между поверхностями сво- своего рода бипланного винта (одна поверхность — несущий винт, дру- другая — самовращающийся ветряк). Изобретательница, неплохо разби- разбиравшаяся в технике, разработала проект винтокрылого аппарата, осна- оснащенного четырьмя такими несущими винтами-ветряками (рис. 106). За- Затем она предпочла двухвинтовую поперечную схему (рис. 107). Свой аппарат Григорьева предлагала, чтобы «разрушить заводы Круппа и тому подобное». Григорьева, считая, что «лопасти турбин, двигаясь в направлении поступательного движения аппарата, будут создавать большое сопро- сопротивление этому движению», предложила «устраивать лопасти так, чтобы они, складываясь на этом участке своего пути, испытывали бы возможно меньшее сопротивление со стороны воздуха». По ее проекту площадь лопастей должна была циклически изменяться за оборот винта. Установленные на лопасти веерообразные поверхности должны были складываться при движении вперед по полету и раскрываться при движении назад. Такое циклическое изменение площади лопа- лопастей изобретатели позже рассматривали для управления аэродинами- 178
Рис. 106. Эскиз Ю.Ф.Григорьевой крепления комбинированного винта на четырехвинтовом аппарате A915 г.) 4 Рис. 107. Эскиз Ю.Ф.Григорьевой винтокрылого аппарата поперечной схемы A915 г.) 179
ческими силами и моментами на несущем винте как альтернативу из- изменения их циклического шага. К подобному открытию купчиха при- пришла, наблюдая работу колес речных пароходов и крыльев птиц. Проект Ю.Ф. Григорьевой содержал ряд путаных и ошибочных предложений и недоработок, которые и послужили причиной отказа Технического комитета ГВТУ в помощи изобретательнице. Она сама признавала недоработанность своего проекта: «Я почти неуч, но я так обрадовалась принципу невесомости, открытому мной, что недоста- недостаточно детально обдумала остальные существенные детали принципа машины. Я торопилась помочь Его Императорскому Высочеству Вер- Верховному Главнокомандующему и поставила себя в неловкое положе- положение. Покорнейше прошу членов Комитета простить мне мою смеш- смешную и вместе с тем трогательную торопливость». Дальнейшая судьба этой интересной разработки неизвестна. Г. Полтора-Павла. Проект, 1914—1915. Младший мастеровой Варшавского воздухоплавательного парка Григорий Полтора-Павла в августе-1914 г. представил своему командованию проект вертолета (рис. 108) для замены аэростатов наблюдения. Командование напра- направило изобретателя в Петербург, где тот доработал проект и в 1915 г. пе- Рис. 108. Эскиз вертолета Г.Полтора-Павла A915 г.) редал его на рассмотрение в ГВТУ. Вертолет должен был иметь соос- ные несущие винты и тянущий пропеллер с изменяемым общим ша- шагом и руль поворота. Автоматическое устройство, сдвигая балласт, должно было обеспечить балансировку вертолета. Сверху располагал- располагался сложенный парашют. Элементы силовой конструкции и фюзеляжа 180
должны были выполнять и функции радиатора для охлаждения воды двигателя. Экипаж предполагался из двух человек: летчика и механика. Э. Трауберг. Проект, 1915. Эдуард Трауберг, участник революци- революционного движения в Латвии в 1905 г., проживал в эмиграции в Бель- Бельгии, где закончил университет и принял деятельное участие в разви- развитии авиации. Он построил испытательный стенд, на котором исследо- исследовал работу несущего винта диаметром 2 м*. Будучи сторонником ап- аппаратов тяжелее воздуха, Трауберг считал, что «с того момента, ког- когда аэроплан приобретает возможность держаться в воздухе в любом месте без движения, — он будет единственным властелином в возду- воздухе». Он разработал проект «геликоплана» (рис. 109), представлявшего собой классический биплан, винтомоторная группа которого, установ- Рис. 109. Проект винтокрылого аппарата *Гироплан» Э.Трауберга A915 г.) ленная спереди и включающая двигатель с двумя соосными винтами, могла поворачиваться на 90е. По мнению изобретателя, механизм по- Некоторые особенности проекта позволяют предположить, что Э. Трауберг принимал активное участие в разработке «геликоплана» вместе с известным бельгийским конструктором Г. Вилларом. 181
182 Рис. ПО. Проект вертолета В.К.Климовича A915 г.)
ворота двигателя вместе с винтами получился «гораздо легче и более солиднее» одних винтов без двигателя. Трауберг представлял, что получить подъемную силу, достаточную для поддержания такого ап- аппарата неподвижно в воздухе, при уровне техники того времени было невозможно. Поэтому он предлагал поворот винтов только для обес- обеспечения замедленного вертикального спуска самолета с целью повы- повышения точности бомбометания. В 1915 г., несмотря на политические разногласия с царским правительством, Трауберг предложил свой проект и свои услуги русскому военному ведомству: «В настоящий тя- тяжелый момент, когда Россия перевивает, может быть, сильнейшее потрясение в истории, считаю, что долг каждого гражданина принести свою долю на алтарь освобождения нашей земли от неприятеля». Од- Однако его проект поддержки не получил. В.А. Субботин. Проект, 1915. Петроградец Василий Артемьевич Субботин предложил в 1915 г. ГВТУ проект вертолета «Воздухопут- ный корабль», имевшего четыре несущих винта, оси которых могли наклоняться «смотря по месту, куда хочет плыть авиатор». Аппарат должен был иметь четыре боковых рулевых винта «для вращения ко- корабля в воздухе... на одном месте, поражая неприятеля из пулеме- пулеметов». Этот один из первых проектов вертолета-штурмовика поддерж- поддержки не получил из-за примитивности и сомнений в возможности созда- создания удачного вертолета. В.К. Климович. Проект, 1915. Землемер Венедикт Карлович Кли- Климович со станции Житковичи Мозырьского уезда разработал в 1915 г. и прислал в ГВТУ проект вертолета (рис. ПО). Он предназначался для воздушного наблюдения и артиллерийской корректировки и дол- должен был поднимать в воздух механика и наблюдателя. В отличие от других вертолетов соосной схемы, в проекте Климовича над двумя со- осными несущими винтами большого диаметра предполагалось уста- устанавливать соосно маленький третий, предназначавшийся для регули- регулирования подъемной силы, так как основные несущие винты имели по- постоянный шаг. Это обусловило основные замечания эксперта ГВТУ генерала Н.Л. Кирпичева, справедливо полагавшего, что третий винт придется пускать в дело постоянно и балансировка реактивных мо- моментов винтов при этом будет всегда нарушаться. В связи с этим бы- было признано, что вертолет Климовича не сможет заменить аэростаты наблюдения. . Ф.Ф. Бауэр. Проект, 1915. Франц Францевич Бауэр из Туапсе в 1915 г. предложил «Усовершенствование для аэроплана», заключав- заключавшееся в оснащении его несущим винтом для обеспечения вертикаль- вертикального взлета и посадки и повышения маневренности! Была предложена конструкция лопастей для такого винта. Как и все изобретатели, представившие аналогичные проекты, он поддержки не получил. В отзыве генерал-лейтенанта Н.Л. Кирпичева читаем: «...до сего време- времени не удалось осуществить тип геликоптера даже в чистом виде, бла- 183
годаря относительно большой тяжести моторов и трудности сконстру- сконструировать выгодные винты большого диаметра. Попытка скомбиниро- скомбинировать универсальный летательный прибор является в настоящее время совершенно бесполезной и бесцельной; при вращении обоих пропел- пропеллеров мощности мотора» приходящиеся на каждый из пропеллеров, будут слишком малы; постановкой же отдельных моторов увеличится мертвый груз на подъеме или горизонтальном движении, что совер- совершенно недопустимо. Кроме того, в случае даже, если бы удалось осу- осуществить пропеллер с вертикальной осью, поддерживающей аппарат, то без опытов затруднительно сказать, как происходили бы одновре- одновременные подъем и поступательное движение аппарата, и насколько со- современная конструкция аэроплана оказалась бы в этих условиях воз- возможной». Такая точка зрения одного из крупнейших авиационных специалистов того времени отражает уровень вертолетостроения того времени и поясняет причины отказа военного ведомства изобретате- изобретателям, предлагавшим те или иные типы винтокрылых летательных ап- аппаратов. Е.Е. Горин. Проект, 1915. Житель Симбирска Ефим Евграфович Горин в 1915 г. разработал проект вертолета для замены аэростатов наблюдения (рис. 111). Несущий винт вертолета должен был иметь концевой привод, т.е. обеспечиваемый посредством маленьких винтов, установленных по концам лопастей. Эти винты в первом варианте должны были приводиться с помощью трансмиссии от силовой уста- установки в фюзеляже вертолета, а во втором варианте — двигателями, установленными по концам лопастей. Горин, в отличие от других сво- своих современников, предлагавших аналогичную схему вертолета, пре- предусмотрел необходимость путевой балансировки фюзеляжа из-за воз- возникающего момента трения в опорах крепления вала несущего винта. Для этого он предлагал устанавливать по бокам фюзеляжа тормозные поверхности. Для создания поступательного движения предназначался пропеллер. Эксперт В.М. Найденов, рассматривавший в 1916 г. в ГВТУ проект Горина, отметил: «Идея принадлежит Г. Вельнеру, предложившему этот тип под названием "летательной машины коль- кольцевой системы" около 15 лет тому назад... Г. Вельнер большой по- поклонник летательных машин типа геликоптер, много с ними проделал опытов и не добился никаких положительных результатов, нет также никаких данных, чтобы Е.Е. Горин получил что-либо лучшее. Дан- Данный тип геликоптера представляет два аэроплана, работающих все время на крутом вираже, т.е. при самых невыгодных условиях». Схе- Схема Вельнера в те годы популярностью не пользовалась. А.Г. Уфимцев. Проект, 1915. Известный авиационный энтузиаст Анатолий Георгиевич Уфимцев много работал над усовершенствова- усовершенствованием двигателей летательных аппаратов, в первую очередь в направ- направлении уменьшения их удельного веса. В 1915 г. он разрабатывал лег- легкий авиационный двигатель, способный на некоторое время увеличи- 184
Рис. 111. Проект вертолета Е.Е.Горина A915 г.) 185
вать мощность в восемь раз. Двигатель предназначался для установки на преобразуемый аппарат с поворачиваемыми вместе с крылом вин- винтомоторными группами, которых планировалось устанавливать до де- десяти штук на каждое крыло (рис. 112). На режиме висения мощность двигателей должна была увеличиваться в восемь раз по сравнению с Рис. 112. Проект преобразуемого аппарата Л.Г.Уфимцева A915 г,) потребной для горизонтального полета. Благодаря большому числу независимых малых двигателей, по мнению изобретателя, обеспечи- обеспечивались надежность, безопасность и выигрыш в весе. Благодаря про- пропеллерам малого диаметра уменьшались и размеры шасси аппарата. В горизонтальном полете балансировка и управление должны были обеспечиваться самолетными органами управления. На режиме'висе- режиме'висения поперечное управление должно было «достигаться работой двига- двигателей или изменением наклона одного из них», продольное — пере- передвижным противовесом и установленным на хвосте рулевым винтом (рис. 113). Уфимцев предполагал поворачивать винты не только для 186
с Рис. ИЗ. Схемы А.Г.Уфимиева продольного управления преобразуемым аппаратом A915 г.) с вертикального взле- взлета и посадки, но и для повышения точ- точности бомбомета- бомбометания. И.А. Эйда. Про- Проект, исследования винтов, попытка постройки вертоле- вертолета, 1915—1917. Сын орловского купца прапорщик Иван Андреевич Эйда был признан после ранения вес- весной 1915 г. негод- негодным к боевой служ- службе и, вернувшись домой, приступил к разработке вертоле- вертолета. Разработанный им первоначально проект (рис. 114) он представил в ок- октябре 1915 г. на рассмотрение в Мо- Московское Леденцов- ское общество. Вер- Вертолет должен был быть соосной схемы. Причем диаметр верхнего несущего винта B,5 м) планировался мень- меньше диаметра нижнего E м). Такая распространенная в то время схе- схема предусматривалась для уменьшения вредного влияния верхнего винта на нижний. Верхний малый винт проектировался четырехлопа- стным и цельнодеревянным по образцу винта Жуковского «НЕЖ», а нижний должен был быть шестилопастным и представлять собой стальной каркас, обтянутый материей. Частота вращения малого вин- винта предполагалась 1000 об/мин, большого — 400 об/мин. Их суммар- суммарная подъемная сила оценивалась изобретателем в 350 кг. Кроме того, сзади устанавливался толкающий двухлопастный пропеллер, подо- подобный малому несущему винту, и руль. Продольно-поперечная балан- балансировка должна была обеспечиваться противовесом. Предполагалось, что после подъема на нужную высоту «каретка», представлявшая со- собой шасси и кабину для экипажа, сместится вперед. За счет этого на- наклонится ось несущих винтов, которые создадут дополнительную про- 187
Рис. 114. Первый проект вертолета И.АЗйды A915 г.) 188
пульсивную силу пропеллеру. Для полета на данном режиме предус- предусматривалась установка сзади крыла. Проект сопровождался сравнительно грамотным расчетом подъем- подъемной силы винтов. Кроме того, в нем И.А. Эйда сообщал о проведен- проведенных им дома в Орле исследованиях работы моделей соосных несущих винтов диаметром 0,25 и 0,5 м на самодельном ис- испытательном стенде, пе- перестроенном из электри- электрического * вентилятора. При этих испытаниях он обнаружил, что подъем- подъемная сила совместно рабо- работающих соосных несу- несущих винтов не равна сумме подъемных сил, полученных на каждом из них, действующем раздельно. Эйда заметил и зависимость суммар- суммарной подъемной силы от размаха соосных винтов. Проект И.А. Эйды рассматривал эксперт Леденцовского общества В.П. Ветчинкин, который отметил, что «хотя проект геликоптера представлен изобретателем в неразра- неразработанной и неконструк- неконструктивной форме, но при его описании изобретатель показал достаточное зна- знание теории винтов и глав- главная его тема — устройст- устройство двойного (соосного. — В.М.) винта... заслужива- заслуживает внимания». Ветчинкин разумно обосновал целе- целесообразность проведения больших эксперимен- экспериментальных работ, предше- предшествующих постройке самого аппарата. Н.Е. Жуковский также поддер- поддержал ходатайство Эйды о допуске его к производству испытаний в од- одной из аэродинамических лабораторий. Комиссия Леденцовского об- Рис. 115. Второй проект вертолета И, A3 иды 189
щества нашла «полезным с теоретической стороны и для будущих но- новых типов летательных машин произвести исследование двойного винта и допустить изобретателя для этого исследования в аэродина- аэродинамическую лабораторию Императорского Московского университета». По распоряжению Н.Е. Жуковского Эйде был предоставлен большой лабораторный стенд для испытания несущих винтов и 300 рублей для его соответствующей переделки. Обладая некоторыми собственными средствами, изобретатель взялся построить исследуемые винты за соб- собственный счет. На основании заключения Леденцовского общества и результатов первых опытов с винтами И.А. Эйда внес в свой проект ряд измене- изменений и отправил его в Министерство торговли и промышленности для получения привилегии (рис. 115). В своей патентной заявке изобрета- изобретатель обосновал целесообразность выбранной им схемы следующим об- образом: «...если возьмем два винта, которые расположим рядом, вра- вращая их в разные стороны... то получим конструкцию аппарата, очень громоздкую и опасную при случайной поломке одного из винтов. Вви- Ввиду этого и для уменьшения размеров аппарата поместим оба винта концентрично, вращая их в разные стороны... Но тогда на опыте убе- убедились, что подъемная сила такого геликоптера не будет равняться подъемной силе обоих винтов, а будет лишь немного больше, чем от одного верхнего винта (этот факт И.А. Эйда выяснил одним из пер- первых в мире. — В.М.), так как нижний винт будет невыгодно рабо- работать, находясь в воздушном потоке, созданном верхним винтом. При моей системе оба винта расположены концентрично, приводятся в движение от одного и того же двигателя, причем винт... меньшего ди- диаметра сидит неподвижно на валу двигателя, второй же винт больше- большего диаметра... приводится в движение благодаря системе зубчатых ко- колес от того же самого движителя, но с гораздо меньшей скоростью и в противоположную сторону... Главным достоинством этой системы яв- является то, что оба винта, работая каждый в своем потоке, должны да- давать наибольшую подъемную силу при полном уравновешивании мо- моментов и компактности всего устройства». В новый проект были вне- внесены некоторые изменения: вместо двух двигателей разной мощности предлагался один легкий ротативный «Гном» в 100—120 л.с, что уп- упрощало компоновку и конструкцию вертолета; диаметр малого винта был увеличен до 3 м, что улучшало энергетические и аэродинамиче- аэродинамические характеристики вертолета; вместо противовеса и толкающего пропеллера управление и балансировку предполагалось обеспечивать наклоном оси несущих винтов, что упрощало и облегчало конструк- конструкцию. В результате получилась простая конструкция вертолета соосной схемы. Подъемная сила винтов оценивалась в 450 кг. Изобретатель в своей патентной заявке не указал, как он собирался наклонять ось винтов. В то время это предполагалось делать либо ее механическим наклоном относительно фюзеляжа, либо наклоном всего вертолета, 190
или, может быть, даже с помощью получившего уже распространение автомата перекоса. К сожалению, никаких сведений о дальнейшей судьбе этой инте- интересной попытки создания вертолета обнаружить не удалось. Перепи- Переписка патентного ведомства с И.А. Эйдой прервалась в 1917 г. Вероятно, революция и гражданская война помешали орловскому конструктору завершить постройку и испытать свой вертолет. Испытания в аэроди- аэродинамической лаборатории Московского университета винтов Эйды бы- были первыми отечественными научными исследованиями вертолетной схемы. Опора на московскую научную школу, имевшую большой опыт в изучении характерных особенностей вертолета, давала основа- основание ожидать от конструктора достижения сравнительного успеха в случае постройки аппарата. Е.В. Тельминов. Проект, 1916. Офицер Е.Н. Тельминов еще в 1910 г. заинтересовался авиацией и в 1916 г. предложил в военное ведомство проект преобразуемого аппарата оригинальной схемы (рис. 116). Четыре самолета соединялись специальной крестовиной в единое целое, но могли поворачи- поворачиваться на ее концах относительно собственной вертикальной оси. По проекту, достигнув цели, самоле- самолеты одновременно должны были повернуться влево и вся система, зависнув на месте, начинала вра- вращаться относительно центра кре- крестовины, образуя гигантский не- несущий винт. Ф. Рост. Предложение рото- шюта, 1916. Ф. Рост в своей бро- брошюре «Летательные аппараты» в 1916 г. в разделе «Парашюты» рассмотрел возможность использо- использования вместо классического пара- парашюта авторотирующего несущего винта (ротошюта). Его принцип действия Рост пояснил следую- следующим образом: «Под влиянием дей- действующего снизу давления возду- воздуха быстро устанавливается вращательное движение и происходит спо- спокойное безопасное вертикальное падение». Н.Г. Мстиславский. Проект, 1917. Москвич Николай Георгиевич Мстиславский прислал в 1917 г. в Управление Военно-воздушного флота фантастический проект: «Телемеханически управляемая аэро- аэромина-разведчик типа аэроплана-геликоптера, могущая летать с места с летчиком и без такового, а также просто висеть в воздухе... Облег- Рис. 116. Проект винтокрылого лепгательного аппарата Е.В.Тельминова A916 г.) 191
ченная радиостанция позволяет на расстоянии невидимого горизонта в месте управления получить механические показания стрелок барог- барографа, компаса и т.п. приборов. Усовершенствованный телефот позво- позволяет передать на расстояние рисунок, полученный автосинематогра- автосинематографическим прибором. Мешающее действие посторонних станций устра- устранено синхронизмом. Выполнив задание (бомбовый удар), аэромина возвращается за новой зарядкой. При несчастных случаях самоунич- самоуничтожается.... В воздухе невидим благодаря употреблению при построй- постройке прозрачного, прочного, легкого водо- и огнестойкого эластичного материала "триацетат глицеллюлоза", добываемого по моей систе- системе.... Мотор — "парогазовая турбина с каталитическим горением"». Вертолет должен был быть малых размеров и бесшумным. Дистанци- Дистанционно пилотируемые вертолеты с телекамерами в действительности по- появились только 70 лет спустя. Ф.Ф. Андросов. Проект, 1917. Проживавший в г. Зайсан кубан- кубанский казак Федор Федорович Андросов прислал в Управление ВВФ проект десятивинтового разведывательного вертолета. Оси передних винтов могли наклоняться вперед для получения поступательного движения. Над вертолетом предполагалось установить крыло-пара- • шют, под ним — «корзину» для наблюдателя, Х.Г. Берланд. Проект, попытка постройки вертолета, 1917. Пра- Прапорщик запасного Латышского стрелкового полка, в прошлом техник- конструктор петроградского завода Симменс — Шуккерт, Х.Г. Бер- Берланд давно интересовался авиацией, а весной 1917 г. разработал про- проект дистанционно-пилотируемого вертолета-аэромины (рис. 117). Вер- Вертолет должен был применяться в качестве перехватчика вражеских самолетов. По проекту Берланда в трех-четырех километрах за ли- линией фронта на расстоянии 10 километров одна от другой создавались «минновыпускные станции», оснащенные его дистанционнопилотируе- мыми вертолетами, — взрывающимися по команде минами. Управле- Управление вертолетом-миной изобретатель рассматривал в двух вариантах: по радио и по проводам. Хотя радиоуправление обеспечивало большой радиус действия, но, по мнению Берланда, было «малопригодно из-за помех, дороже, сложнее и ненадежней». Поэтому он остановился на втором способе управления. Предполагалось, что вертолет-мина будет в состоянии тащить за собой 8 км провода, а после взрыва провод бу- будет поддерживаться змеем. Для лучшего наблюдения с земли верто- вертолет-аэромина оснащался дымовым трассером. Берланд тщательно проработал конструкцию своего вертолета. В удобообтекаемой капсуле-фюзеляже должны были находиться двига- двигатель внутреннего сгорания, заряд, автоматическое стабилизирующее устройство на основе гироскопа и система управления аппаратом. Над капсулой располагались соосные несущие винты, оси которых могли наклоняться, благодаря чему обеспечивалось управление вертолетом. По бокам капсулы размещался сложенный парашют — два раскрыва- 192
Рис. 117. Проект вертолета «Аэромина» Х.Г.Берланда A917 г.) 7-355 193
ющихся крыла. Тщательно проработанный проект был отправлен в Министерство торговли и промышленности для получения привилегии в первую очередь на систему дистанционного пилотирования и на со- созданную в результате опытов конструкцию несущих винтов. Однако получить привилегию Берланд до революции не успел. В марте 1917 г. проект Х.Г. Берланда был рассмотрен в Централь- Центральном военно-промышленном комитете полковником В.К. Деливротом, который сделал следующий вывод: «Если автору действительно уда- удалось создать такой геликоптер, обладающий достаточной подъемной силой, чтобы кроме собственного веса тащить за собой еще два прово- провода по 8 км длины каждый, аппарат сам по себе представляет огром- огромную ценность. Необходимо ознакомиться с "воздухоотбрасывателями" (несущими винтами. — В.М.) прапорщика Берланда, и если им реше- решена задача создания практически осуществимого геликоптера, облада- обладающего притом достаточным запасом подъемной силы, то постройка мины предложенного образца представляется осуществимой и новый вид подъемного механизма может вообще найти весьма широкое при- применение». Это был, по сути, первый положительный отзыв официаль- официального правительственного учреждения на проект вертолета. Отношение к винтокрылому аппарату стало меняться в лучшую сторону. Про- Прогресс в развитии авиационной техники позволил надеяться на более успешное решение старой задачи авиации — создание вертолета. Берланд не спешил открывать все тайны своего проекта до получе- получения привилегии. Летом 1917 г. он был отозван из армии назад на за- завод для выполнения своих конструкторских обязанностей. Отдел изо- изобретений Центрального военно-промышленного комитета выступил с ходатайством, чтобы Берланду была предоставлена возможность про- продолжить разработку и постройку его вертолета. Последующая судьба этой интересной разработки неизвестна. Г.А. Ботезат. Проект, исследования винтов, 1916—1918. Выдаю- Выдающийся деятель петроградской научной авиационной школы профессор Георгий Александрович Ботезат A882—1940) был ученым с мировым именем. Особенно большую известность принесли ему работы по ди- динамике полета и аэродинамике. Кроме того, профессор занимался конструированием самолетов, баллистикой, строительством научно- исследовательских учреждений и, конечно, преподавательской дея- деятельностью. Важнейшим его вкладом в авиационную науку в годы мировой войны было совершенствование импульсной теории, осно- основы которой ранее заложили московские студенты Г.Х. Сабинин и Б.Н. Юрьев. Ботезат разобрал с единых позиций различные режимы работы винта. Он рассмотрел режим, названный им впервые «вихре- «вихревым кольцом». Особое внимание уделил режиму авторотации, на ко- котором осуществляют аварийную посадку вертолета. Ученый впервые учел закручивание потока за винтом, получил основные формулы, позволяющие определять характеристики винтов, используемых в ка- 194
честве пропеллеров. Построенные в соответствии с теорией Ботезата винты, названные им «плоско-радиальными», обладали неплохими ха- характеристиками. Он считал свою теорию одинаково приемлемой для всех типов лопаточных машин: вертолетных и самолетных винтов, турбин, вентиляторов, ветряков и т.п. По признанию иностранных ученых, по глубине проработки импульсная теория Ботезата намного превосходила теории, появившиеся за рубежом значительно позже. Будучи одним из руководителей технического комитета УВВФ, Г.А. Ботезат занимался рассмотрением различных проектов винто- винтокрылых летательных аппаратов, поступавших от изобретателей. Если в первые годы он был весьма скептичен к проектам подобного рода, то в 1917 г. его экспертные оценки аппаратов с несущим винтом зна- значительно смягчились. Вероятно, дело было в том, что Г.А. Ботезат, основываясь на результатах испытания своих «плоско-радиальных» несущих винтов, а также на многолетнем опыте мсследований дина- динамики полета летательных аппаратов различного типа, приступил в то время к разработке вертолета собственной конструкции. Мастерские Главного аэродрома УВВФ, директором которого он был в то время, могли обеспечить необходимую производственную базу. Однако на- начавшаяся гражданская война и интервенция прервали работу ученого. Он был вынужден в 1918 г. эмигрировать в США. Ботезат уехал за океан, прихватив результаты своих исследований. Там его ждал весьма радушный приема Ученому была предоставлена возможность продолжить работы, и в 1921 г. он приступил к построй- постройке вертолета*. В декабре 1922 г. вертолет (рис. 118) поднялся впервые в воздух под управлением своего конструктора. Вертолет представлял собой довольно сложное сооружение. Крестообразная форма на кон- концах имела четыре несущих винта диаметром по восемь метров, приводи- приводимых от ротативного двигателя «Бентли» БР-2 мощностью в 220 л.с. Оси несущих винтов были немного завалены внутрь для повышения устойчивости вертолета. Изменением общего шага винтов обеспечива- обеспечивались взлет и посадка, а также продольно-поперечное управление. Аварийную посадку предполагалось осуществлять на режиме авторо- авторотации. Путевое управление обеспечивалось дифференциальным изме- изменением шага пропеллеров, расположенных по бокам. Взлетный вес вертолета достигал двух тонн. Аппаратов с таким весом ранее никто не строил. Вертолет оказался для своего времени очень удачным, его По свидетельству американцев, Г.А. Ботезат, приступая к постройке вертолета, уже имел его готовый проект. Это дает нам основание предположить, что он, как и все другие работы, опубликованные ученым в 1919—1921 гг. в США, был сделан еще в России. К сожалению, из-за того, что архивы Главного аэродрома УВВФ в Херсоне до наших дней не сохранились, документально обосновать это предположение не представляется возможным. 195
создание было выдающимся событием в истории вертолетостроения. Насколько он отличался от разработанного в России проекта, неизве- Рис. 118. Схема вертолета Г.А.Ботезата стно, но можно предположить, что при благоприятных исторических обстоятельствах Г.А. Ботезат мог бы стать в 1918—1919 гг. первым отечественным конструктором, создавшим управляемый вертолет. Проекты и предложения других авторов, 1914—1917. В годы пер- первой мировой войны в различные учреждения обращались с проектами и предложениями винтокрылых летательных аппаратов В. Зимрот из Валкского уезда A914 г.), Х.Ш. Удельман из Бессарабии A914 г.), Ф.Г. Альбрехт из Витебской губернии A915 г.), Лямин и Г. Расстегня- ев из Петрограда A916 г.), A.M. Гарнишевский из Воронежа A916 г.), Г.В. Зборовский из Чернигова A917 г.) и П.Г. Камянский из Петро- 196
града A917 г.) и др. В большинстве своем они не представляли собой ничего нового или были примитивными по содержанию. Поэтому большого интереса у экспертов не вызвали и были отклонены. Напри- Например, на проект П.Г. Камянского секретарь научно-технического коми- комитета Императорского Аэроклуба Г.А. Ботезат дал следующее заключе- заключение: «Изобретение г-на Камянского является плодом праздной фанта- фантазии и лишено всякого значения и интереса».
ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ. РОЛЬ ДОРЕВОЛЮЦИОННОГО ЭТАПА В РАЗВИТИИ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ВЕРТОЛЕТОСТРОЕНИЯ Российское дореволюционное вертолетостроение, являясь неотъем- неотъемлемой частью мирового, прошло вместе с ним все характерные этапы развития. Этап зарождения идеи винтокрылого летательного аппарата, отличавшийся разрозненными, полулегендарными предложениями подъ- подъема в воздух посредством несущего винта, ознаменовался постройкой «аэродромической машины» великого русского ученого М.В. Ломоносова. Следующий этап — предварительная, большей частью неполная экспе- экспериментальная разработка вертолета. Характеризуется началом и разви- развитием последовательного и систематического создания проектов винток- винтокрылых аппаратов, их летающих моделей и экспериментальных испыта- испытаний несущих винтов, представлен в российском вертолетостроении мно- многочисленными изысканиями в данной области: от первых моделей и предложений 60-х гг. XIX в., содержавших только общую идею (М. Сау- ляк, П. Алексеев и А.В. Эвальд), до тщательно и всесторонне прорабо- проработанных проектов начала XX в. (И.М. Янушев, А.В. Яблонев и И.И. Лип- ковский). На данном этапе зародились основы теории вертолета. Третий этап истории вертолетостроения — этап основной теорети- теоретической и углубленной практической разработки вертолета, первых подъемов в воздух, разработки теорий несущих винтов, формирования схем вертолетов и конструкций их основных частей, начался во вто- второй половине первого десятилетия XX в. Этап охарактеризовался по- появлением первых малоразмерных (Выгорницкий) и полноразмерных (И.И. Сикорский, В.В. Татаринов и Ч.А. Таньский) вертолетов и вин- винтокрылых аппаратов (Б.Г. Луцкой и Г.Е. Гелещук), началом их испы- испытаний и качественно новым уровнем теоретических и эксперимен- экспериментальных исследований вертолета. Летно-технические характеристики винтокрылых летательных аппаратов того времени приведены в таблице на с. 200—201. Этап ознаменовался созданием в 1910 г. И.И. Сикорским первого отечественного вертолета, способного ото- оторваться от земли. Хронологически этапы истории вертолетостроения в России и за рубежом в целом совпадают. Правда, неблагоприятные исторические условия существенно осложнили разработку винтокры- винтокрылых летательных аппаратов и помешали завершению их постройки. 198
В дореволюционные годы, несмотря на то, что вертолеты еще не были способны даже осуществить управляемый полет, конструкторы уже предвидели широкую область их применения. Помимо перевозки грузов и пассажиров, метеорологических исследований и спорта, изо- изобретатели с самого начала считали возможным применять их в воен- военных целях: для связи, наблюдения, разведки и бомбометания. В 1899 Г Н,М. Митрейкин впервые предложил использовать вертолет для вы- вывозки раненых с поля боя. В начале XX в. появились предложения использовать вертолеты в морском деле, в том числе и для спасатель- спасательных операций (СП. Черкезов). В годы первой мировой войны верто- вертолеты стали рассматриваться в качестве средств обеспечения противо- противовоздушной обороны, пулеметных атак на вражеские позиции и др. С XIX в. предлагалось применять вертолеты в качестве дистанционно- пилотируемых аппаратов. Важнейшим условием успешного создания летательного аппарата являлось оснащение его двигателем с малым удельным весом. Извест- Известные в XIX в. типы двигателей (паровой, электрический, с упругим эле- элементом) были слишком тяжелы для этого. Не оправдались надежды и на мускульный привод. Поэтому изобретатели винтокрылых аппаратов XIX в. были вынуждены много времени уделять разработке двигателей облег- облегченной конструкции. Предпринимались различные попытки модернизи- модернизировать существующие типы, использовать «коловратную» машину, при- применять в качестве рабочего тела аммиак, перевозить сжатый газ в бал- баллонах или подавать его с земли по шлангу. Разрабатывались двигатели, действующие взрывами. И. Медиков впервые предложил турбинный двигатель, С.С. Неждановский разработал ПВРД для установки на кон- концах лопастей. Однако никому из конструкторов вертолетов не удалось довести двигатель своей конструкции до стадии испытаний. Проблема силовой установки для винтокрылого аппарата была ре- решена с появлением двигателя внутреннего сгорания. Начиная с про- проекта 1894 г. С.С. Неждановского, он все чаще использовался в разра- разработках отечественных вертолетостроителей, а с середины первого де- десятилетия XX в. стал основным. Первоначально столь же тяжелый, как и паровой, двигатель внутреннего сгорания был в начале XX в. усовершенствован до такой степени, что появление двигателя «Анзани» с малым удельным весом (у - 2 кг/л.с.) позволило построить в 1910 г. вертолет, способный оторваться от земли. Появление затем еще более легких ротативных двигателей типа «Гном» и «Рон» (у#21 кг/л.с.) окончательно решило проблему обеспечения вертолетов легкой и мощ- мощной силовой установкой. Для повышения надежности силовой уста- установки некоторые конструкторы предлагали дублировать отдельные ее узлы, а такие энтузиасты, как А.С. Корзинщиков и А.С. Одабашьянц, предлагали для этого установку двух двигателей. Данное решение считается в настоящее время самым верным способом повышения на- надежности вертолетов. 199
Летно-технические характеристики винтокрылых летательных аппаратов Конструктор А.Ф. Симонов IS.11. Юрьев Выгорницкий Ч. Таньский И.И. Сикорский К.А. Антонов В.II. Левицкий К.Е. Мороз И.А. Эйда Год постройки 1911 1912 1907 1909 1909 1910 1910 1911 1914 1915*** Место постройки Таганрог Москва Туркестан Варшава Киев Киев С.-Петербург С.-Петербург Юрьев Орел Взлетный вес, кг Вес пустого вертолета, кг Одновинтовая схем; — 280 136 202,5 Тип силовой установки 1 Анзани Анзани Двухвинтовая соосная схема 32 — — — — — — 450 — 35 205 182 — — — — — Анзани Анзани Анзани — — К.Е. Мороз Гном Мощность силовой установки, л.с. 25 25 — 2,5 25 25 30 — 35 — 70 100 Диаметр несущего винта, м — 8 2 8,5 4,6/5* 5,8*' 8 — — 5/3* Число лопастей — 2 8 2 2 3 24 8 — 6/4
11.И. Сорокин Двухвинтовая продольная схема 1914 С.-Петербург Аргус 50 30 В.В. Татаринов Г.А. Ботезат Четырехвинтовая схема 1909 1922 С.-Петербург США 610 2020 1490 Котт Бентли БР-2 20 220 1,5 8,08 Б.Г. Луцкий «Геликоплан» поперечной схемы 1909 Германия 1700 1480 Луцкий 2x60 Несущие винты имели разный диаметр. ** Несущие винты имели разный диаметр, известен диаметр одного из винтов. *** Год начала постройки. Данные по проекту
Отсутствие в России до первой мировой войны авиамоторной про- промышленности отрицательно сказалось на успехах отечественного вер- толетостроения. Многие конструкторы не смогли завершить постройку своих вертолетов из-за сложности приобретения иностранных двигате- двигателей. Поэтому Б.Н. Юрьев, К.Е. Мороз и А.Г. Уфимцев приступили к постройке двигателей собственной конструкции. Важнейшей проблемой вертолетостроения было создание эффек- эффективных несущих винтов. В этой области отечественными вертолетост- роителями были достигнуты большие успехи. Уже в 60-е гг. XIX в. М.А. Рыкачев и В.В. Кресс начали экспериментальные исследования несущих винтов с целью улучшения их аэродинамических характери- характеристик. Если в XIX в. все экспериментальные исследования несущих винтов носили частный характер, то в начале XX в. удалось наладить последовательные и систематические исследования в этой области благодаря основанию Н.Е. Жуковским и Д.П. Рябушинским первых аэродинамических лабораторий. Особенно следует отметить вклад русских ученых (Н.Е. Жуковского, Д.П. Рябушинского, Г.А. Ботезата и др.) в исследование специфических режимов работы несущих вин- винтов вертолета: авторотации, косой обдувки и «вихревого кольца». Их результаты получили всемирную известность и оказали большое вли- влияние на развитие вертолетостроения. Авторотация со второго десяти- десятилетия XX в. стала рассматриваться как главное средство обеспечения аварийной посадки вертолета. Значение экспериментальных исследований несущих винтов было особенно велико ввиду отсутствия научных теорий винтов. Известная в XIX в. теория «идеального винта», созданная для корабельных вин- винтов, не смогла служить основанием для выбора таких важных пара- параметров несущего винта, как число лопастей, хорда, профиль и угол установки их сечений. С.К. Джевецким была разработана в 1892 — 1909 гг. теория «элемента лопасти», устранившая недостатки своей предшественницы. Ее создание было величайшим событием в мировой аэродинамике. Однако теория Джевецкого не учитывала индуктивной скорости, поэтому построенные в соответствии с ней несущие винты недодавали подъемной силы. Разработанная в 1910 г. Г.Х. Сабининым и Б.Н. Юрьевым и усовершенствованная в дальнейшем В.П. Ветчин- киным и Г.А. Ботезатом импульсная теория позволила устранить ха- характерные для теории «идеального винта» и «элемента лопасти» недо- недостатки. Испытания построенных в соответствии с импульсной теорией винтов дали хорошие результаты. Исследования по теории несущих винтов завершились изданием в 1912— 1918 гг. Н.Е. Жуковским вих- вихревой теории, которая объясняла работу вертолетного винта на осевых режимах. В разработке теорий воздушных винтов русские ученые на- намного опередили своих зарубежных коллег и внесли огромный вклад в развитие мировой аэродинамики. Результаты исследований несущих винтов способствовали становлению методов аэродинамического рас- 202
чета вертолетов. Помимо исследований в области совершенствования несущих винтов, изобретатели и конструкторы уже в XIX в. уделяли внимание уменьшению вредного сопротивления несущих элементов конструкции и потерь от обдувки их индуктивным потоком несущих винтов. Начиная с 1872 г. вертолетостроители стали уделять большое внимание взаимовлиянию несущих винтов на вертолете, особенно со- осной схемы. И.А. Эйда в 1915 г. впервые отметил, что тяга соосных лишь немного превосходит тягу одного изолированного несущего вин- винта. Работы российских вертолетостроителей по созданию и совершен- совершенствованию конструкции несущих винтов способствовали возникнове- возникновению и формированию основных направлений науки о вертолетах, не только аэродинамики, но и проектирования, динамики полета, проч- прочности и технологии. Способствовали они и развитию методов констру- конструирования частей и деталей вертолета. Выявленная в процессе экспе- экспериментальных исследований целесообразность увеличения диаметра несущего винта противоречила быстрому росту его веса. В начале XX в. конструкторы пришли к выводу о существовании оптимального значе- значения диаметра, выше которого выигрыш в увеличении подъемной силы теряется за счет роста веса самого винта. Впервые в России формула для определения такого оптимального диаметра была предложена Н.Е. Жуковским в 1904 г. В дальнейшем большой вклад в оптимиза- оптимизацию параметров винтов и вертолета внесли В.И. Ярковский и Б.Н. Юрьев. Результаты теоретических исследований, а также опыт практической постройки вертолетов позволяют утверждать, что опти- оптимальными были несущие винты диаметром 6—8 м. Таким образом за- зарождались в российском вертолетостроении принципы научного выбо- выбора оптимальных параметров вертолета. Сравнению схем винтокрылых летательных аппаратов изобретате- изобретатели стали уделять внимание с самого начала разработки вертолетов, а именно с 1872 г., когда Г.Е. Паукер подверг критике одновинтовую схему, предложенную М.А. Рыкачевым, и рекомендовал схему соос- ную. В качестве основных критериев сравнения схем использовались способы парирования реактивных моментов несущих винтов и их вредное взаимовлияние. Наиболее распространенными были проекты одно- и двухвинтовых вертолетов. Причем большинство ранних про- проектов одновинтовых вертолетов отражало непонимание их авторами необходимости балансировки реактивного момента несущего винта. Осознание данного факта обычно приводило изобретателя к переходу на соосную схему, но были и конструкторы, сознательно разрабаты- разрабатывавшие одновинтовые схемы. Выбор одновинтовой схемы в работах XX в. был обусловлен стремлением уменьшить вес фюзеляжа и транс- трансмиссии, избежать потерь из-за взаимовлияния и неидентичности не- несущих винтов. Кроме того, выбору способствовало появление в то вре- время представления о положительном влиянии на устойчивость вертоле- 203
та гироскопического момента несущего винта. Наибольший вклад в развитие одновинтовой схемы внесли русские конструкторы С.С. Не- ждановский, В.И. Ребиков, СО. Ощевский-Круглик и Б.Н. Юрьев. Последним в 1911 г. была впервые разработана современная класси- классическая одновинтовая схема вертолета. Наиболее распространенной как в России, так и за рубежом была двухвинтовая соосная схема. Она привлекала внимание простотой и прочностью конструкции трансмиссии и фюзеляжа. Однако были из- известны и ее недостатки: нижний винт работает в возмущенном потоке верхнего, длинные соосные валы получаются слишком тяжелыми. Для устранения вредной обдувки нижнего несущего винта верхним конст- конструкторы предполагали установку несущих винтов разного диаметра, однако опыты показали, что обеспечить путевую балансировку при различных диаметрах винтов очень сложно. Конструкторы вертолета соосной схемы пытались уменьшить вес трансмиссии и потери на тре- трение. Опыт показал, что для высоких соосных несущих винтов харак- характерно возникновение сложных резонансных явлений. В связи с этим на вертолете В.Н. Левицкого впервые соосные несущие винты приво- приводились посредством дифференциальной передачи (с редуктором меж- между винтами). Наибольший вклад в развитие вертолетов соосной схемы внесли Г.Е. Паукер, Л. Д'Андре, И.И. Липковский, И.И. Сикорский, В.Н. Левицкий, И.А. Эйда. К сожалению, неблагоприятные историче- исторические условия прервали постройку отечественных вертолетов соосной схемы И.А. Эйды и Х.Г. Берланда. Расположение двух несущих винтов в одной плоскости по сравне- сравнению с соосным было выбрано во избежание вредного влияния верхне- верхнего винта на нижний. Кроме того, привод несущих винтов посредством ремня казался проще и легче передачи с помощью конических шесте- шестерен при соосной схеме. Впервые эти доводы встречаются в 1891 г. в обосновании С.А. Гроховским принципов выбора им поперечной схе- схемы. Однако опыты И.И. Сикорского и Б.Н. Юрьева показали нена- ненадежность как ременной, так и цепной передачи и необходимость тя- тяжелой передачи посредством валов. В России был построен единствен- единственный двухвинтовой вертолет с несущими винтами, расположенными рядом (продольно), так и не поднявшийся в воздух. Сравнению про- продольной и поперечной схем внимания не уделялось. Некоторые изо- изобретатели XX в. предпочитали первую из-за меньшего вредного со- сопротивления, а вторую — из-за удобства обеспечения поступательно- поступательного полета посредством наклона осей несущих винтов. Уже у авторов работ XIX в. зародилась идея о целесообразности многовинтовой схемы. Появление в начале XX в. понятия оптималь- оптимального диаметра несущего винта подтвердило правильность данного те- тезиса. В 1904 г. Н.Е. Жуковский научно обосновал целесообразность многовинтовой схемы. Развитие мирового вертолетостроения в первой четверти XX в. подтвердило этот вывод «отца русской авиации». Раз- 204
работанный в России и построенный в США четырехвинтовой верто- вертолет Г.А. Ботезата оказался уникальным по грузоподъемности и обла- обладал хорошими другими летно-техническими показателями. В работах российских конструкторов И.И. Липковского и Б.Н. Юрьева получил развитие принцип «модульности» при формировании многовинтовых схем. Он подразумевал соединение нескольких опробованных винто- винтомоторных групп (от двух до четырнадцати) с целью создания вертоле- вертолетов различной грузоподъемности. Этот принцип получил воплощение в наше время при создании вертолета Ми-12. При выборе и сравнении схем вертолетов, помимо определения числа и расположения несущих винтов, отечественные энтузиасты рассматривали и различные способы управления винтокрылым аппа- аппаратом. Управление подъемной силой несущих винтов предполагалось обеспечивать преимущественно изменением частоты их вращения. В 1869 г. А.Н. Лодыгин первым в мире предложил использовать для этого изменение общего шага несущего винта. С конца первого деся- десятилетия XX в. этот способ управления получил широкое признание и научное обоснование. Пропульсивную силу предполагалось получать установкой дополнительного пропеллера либо использованием несу- несущего винта, наклоняя при этом вертолет, либо оси его несущих вин- винтов, либо устанавливая на них автомат перекоса. По мнению Б.Н. Юрь- Юрьева и Г.А. Ботезата, установка дополнительных пропеллеров являлась целесообразной только для достижения большой скорости в ущерб грузоподъемности. Для обеспечения путевого Управления предполага- предполагалось использовать преимущественно рулевые винты, поверхности в индуктивном потоке и дифференциальный шаг несущих винтов (при нескольких несущих винтах). Глубина проработки средств продольно-поперечного управления непосредственно зависела от уровня представлений о динамике полета вертолета. Винтокрылый аппарат считался идеально устойчивым сред- средством воздушной навигации. Органов создания продольного и попе- поперечного управляющих моментов, как правило, не предусматривалось. Впервые они встречаются в 1891 г. в проекте С.А. Гроховского, что, по-видимому, связано с переосмыслением опыта воздухоплавания и анализом результатов опытов с моделями. В 1901 г. вышла брошюра Д. Чумакова — первая работа в области динамики полета винтокры- винтокрылых летательных аппаратов. Проведенные затем во вновь созданных аэродинамических лабораториях экспериментальные исследования не- несущих винтов позволили выявить силы и моменты, действующие на винте, и подтвердили целесообразность установки органов продольно- поперечного управления. Появились различные предложения повыше- повышения устойчивости вертолетов, в том числе и прообразов современных автопилотов. В проектах винтокрылых летательных аппаратов XX в., помимо привычных самолетных органов управления и балансировки (рули и 205
элероны), предусматривались и средства, специфические для вертоле- вертолета: дифференциальный шаг несущих винтов, поверхности в индуктив- индуктивном потоке и рулевые винты. Б.Н. Юрьев в результате всестороннего исследования различных схем предпочел в 1911 г. обеспечивать про- продольно-поперечную балансировку и управление изменением цикличе- циклического шага несущего винта. Решение нашло свое воплощение в разра- разработке автомата перекоса. Включение Б.Н. Юрьевым автомата переко- перекоса в конструкцию одновинтового вертолета с хвостовым рулевым вин- винтом позволило впервые в истории вертолетостроения добиться оконча- окончательно решения вопроса полной балансировки и управления аппарата такой схемы. В настоящее время свыше 90% вертолетов мира выпол- выполнены по этой схеме. Внедрение автомата перекоса способствовало обеспечению балансировки и аппаратов других схем. Помимо проектов вертолетов российскими конструкторами были разработаны прообразы и других типов винтокрылых летательных ап- аппаратов. Принципиально важное значение при этом имело освоение режима авторотации, характерного для автожиров и винтокрылов. А.В. Эвальд в 1863 г. впервые предложил многорежимный несущий винт, В.В. Котов демонстрировал в 18°5 г. авторотирующий винт-пла- винт-планер, а Ю.Ф. Григорьева в 1915 г. предложила прообраз автожира. Впервые А.В. Эвальдом была предусмотрена установка крыла на вин- винтокрылых аппаратах. Его примеру последовал ряд других авторов. В России, особенно во втором десятилетии XX в., было разработано большое число проектов — прообразов преобразуемых аппаратов (вертолетов-самолетов), носивших в то время название «геликопла- нов». Однако уровень науки и техники был еще недостаточным для их успешной реализации. Некоторые ранние проекты винтокрылых аппаратов сопровожда- сопровождались весовыми данными: взлетным весом, весом пустого аппарата, ве- весом частей конструкции. Однако веса выбирались конструкторами ин- интуитивно, приблизительно и не основывались на каких-либо расчетах. Как правило, они занижались. По мере накопления опыта разработки вертолетов, в первую очередь экспериментальных исследований несу- несущих винтов и развития авиамоторостроения, ситуация изменилась. Опыт позволил вывести статистические зависимости весов винтов и двигателей от их основных параметров: диаметра и мощности. Эти за- зависимости были положены в основу формирования методов весового расчета. В совокупности с уравнениями для расчета подъемной силы несущих винтов они составили основу первых отечественных проекти- проектировочных расчетов винтокрылых аппаратов. Поломки в ходе испыта- испытаний первых аппаратов выявили необходимость отработки конструкции и учета веса при проектировочных расчетах не только несущих вин- винтов и двигателей, но и фюзеляжа, трансмиссии, системы управления — всего того, что в ранних работах по проектированию (Н.Е. Жуковско- Жуковского, А.И. Шабского и др.) не учитывалось. В последующих работах 206
В.И. Ярковский и Б.Н. Юрьев уже предпринимали попытки вывести формулы, учитывающие веса трансмиссии и фюзеляжа. С развитием в отечественном вертолетостроении методов весового расчета появились первые энергетические и прочностные расчеты. Упоминания о расчете на прочность отдельных элементов конструк- конструкции встречаются начиная с проекта 1887 г. С.А. Ноткина. В начале XX в. авиационные авторитеты, такие, как Н.Е. Жуковский и Е.С. Федоров, не рекомендовали правительственным учреждениям оказывать по- помощь изобретателям, пока те не представят расчета на прочность главных частей вертолета. На основе данных расчетов рекомендова- рекомендовалось определять вес частей конструкции. Конструирование, весовой, прочностный и энергетический расчеты частей вертолетов осуществ- осуществлялись в XX в. на основе общепринятых в то время в машинострое- машиностроении норм и методов. Отметим, что тогда еще не было разработано ме- методов расчета на прочность вертолета. В том числе не учитывалась необходимость решения задач динамической прочности, хотя еще в XIX в. И.П. Ювенальев и С.С. Неждановский задумывались о необхо- необходимости снижения вибраций, передаваемых с несущего винта на кор- корпус вертолета. Общая компоновка, конструкция фюзеляжа, органов управления, трансмиссии и других частей винтокрылого летательного аппарата разрабатывались по аналогии с существующими наземными транспор- транспортными средствами, аэростатами, самолетами, кораблями и подводны- подводными лодками. Однако по мере накопления опыта вертолетостроения при определении компоновки винтокрылых аппаратов стали пользо- пользоваться определенными принципами. Аналогично развивались и мето- методы конструирования частей и деталей вертолетов. В данной области зарождавшегося вертолетостроения, как и в других, главное внимание уделялось совершенствованию конструирования несущих винтов. Кон- Конструкторы XX в. разрабатывали бипланные несущие винты, вводили конструктивный угол конусности, задумывались о шарнирной подве- подвеске лопастей. Большой прогресс был достигнут в проектировании по- последних. Если в проектах XIX — начала XX вв. лопасти представляли собой либо цельные деревянные или металлические пластинки, либо полотно, натянутое на каркас, то в проектах второго десятилетия XX в. лопасти уже имели классическую лонжеронно-нервюрную конструк- конструкцию. Основоположником научного конструирования вертолетных ло- лопастей был В.И. Ярковский, разрабатывавший методы определения их конструктивной схемы, прочностного и весового расчетов, подбора ма- материалов. Хотя конструирование трансмиссии, фюзеляжа, шасси, системы управления велось на основе автомобиле- и самолетостроения, верто- летостроители создали в начале XX в. и специфические конструкции частей вертолета: муфты свободного хода и сцепления, упругое поса- посадочное шасси, оригинальные системы охлаждения двигателя, меха- 207
низмы управления общим и циклическим шагом лопастей несущего винта. Разработке конструкции систем управления большое внимание уделяли И.М. Янушев, А.В. Яблонев, Б.Н. Юрьев, М.Ф. Краевский; трансмиссии — С.А. Гроховский, впервые проведший ее стендовые испытания, Л. Д'Андре, И.М. Янушев, В.Н. Левицкий, Б.Н. Юрьев и др. В качестве конструкционных материалов изобретатели вначале рассматривали в основном нелегированную сталь, дерево и полотно. В 1891 г. С.А. Гроховский первым предложил строить винтокрылый ап- аппарат из алюминия. Конструкторы натурных вертолетов постоянно решали задачи выбора материалов для своих аппаратов. Незадолго до первой мировой войны В.И. Ярковский предложил использовать в конструкции вертолета новый магниевый сплав — электрон. В начале XX в. постройка натурных аппаратов, эксперименталь- экспериментальные и теоретические исследования несущих винтов способствовали разработке и совершенствованию методов проектирования и констру- конструирования винтокрылых летательных аппаратов. Если в XIX в. схема, параметры, компоновка вертолета выбирались часто независимо друг от друга, то в XX в. была признана их взаимосвязь и взаимовлия- взаимовлияние. Появились даже отдельные публикаций (В.И. Ярковского и Б.Н. Юрьева) — комплексные исследования по всему циклу проекти- проектирования винтокрылого аппарата (от определения типа и конструкции отдельных частей до выбора схемы и параметров всего аппарата в це- целом), охватывающие вопросы аэродинамики, динамики полета и рас- расчета на прочность. Таким образом, происходило зарождение нового вида отечественной промышленности — вертолетостроения. Многие проектно-конструкторские решения, разработанные в рассмотренный период, неоднократно находили свое воплощение в более поздних трудах как отечественных, так и зарубежных вертолетостроителей. Особенно важное значение имели разработанные в начале XX в. осно- основы науки о вертолете. По сути дела к концу рассматриваемого време- времени были созданы все предпосылки для создания экспериментального вертолета, способного совершать управляемые полеты*. Накопленный в дореволюционное время теоретический, экспериментальный и кон- конструкторский опыт позволил советским вертолетостроителям достичь к началу 30-х гг. успехов, значительно превосходящих зарубежные. Такие вертолеты в конце второго — начале третьего десятилетия XX в. появились во многих странах. Безусловно, они были еще далеки от работоспособных, первые образцы которых появились лишь через 20 лет. 208
А.Н.Лодыгин A847—1923) 210
l 902. И.О.Ярковский A844—1902) 211
П.Д.Кузьминский A840— 1900) 212
,..,,, •
Н.Е.Жуковский A847—1921) 214
Д.П.Рябушинский A882—1962) 215
•г С.К.Джевецкий A844—1938) 216
N> И.И.Сикорский возле первого вертолета A889—1972)
В.И.Ярковский A875—1918) 218
Б.Н.Юрьев возле вертолета A889—1957) 219
Г.А.Ботезат A882—1940) 220
ЛИТЕРАТУРА 1. Авиация в России/Под ред. Бычкова В.Н. — М.: Машиностроение, 1988. 2. Асеев Г. Современное состояние воздухоплавания// Всемирно-техническое обоз- обозрение. №12. С. 279—280. 3. Аэро- и автомобильная жизнь. 1910. № 17. С. 11. 4. Ботезат Г.А. Исследования явления работы лопастного винта. Пг.: Главный аэродром УВВФ, 1917. 5. Вестник воздухоплавания. 1911. № 10. С. 17. 6. Виноградов И. Развитие техники геликоптера// Самолет. 1924. № 2. С. 10—14. 7. Воздухоплаватель. 1904. № 11. С. 80; 1907. № 1. С. 1—39; 1911. № 2. С. 128. 8. Всемирное техническое обозрение. 1909. № 11. С. 264. 9. Джевецкий С.К. Теория воздушных винтов и способ их вычисления. — Киев, 1910. 10. Домбровская Е.А. Н.Е. Жуковский. — М.-Л.: Оборонгиз, 1939. 11. Дузь П.Д. История воздухоплавания и авиации в СССР. До 1914 г. — М.: Обо- Оборонгиз, 1944. 12. Дузь П.Д. История воздухоплавания и авиации в России. 1914 — 1917 гг. — М.: Машиностроение, 1986. 13. Жуковский Н.Е. Аэродинамическая лаборатория при кабинете прикладной ме- механики Московского университета// Собр. соч.: В 7 т. М.-Л.: Гостехиздат, 1949. Т. IV. С. 127—138. 14. Жуковский Н.Е. Вихревая теория гребного винта. Статьи 1—4// Собр. соч.: В 7 т. М.-Л.: Гостехиздат, 1949. Т. IV. С. 388-612. 15. Жуковский Н.Е. К теории летания// Собр. соч.: В 7 т. М.-Л.: Гостехиздат, 1949. Т. IV. С. 343—351. 16. Жуковский Н.Е. О воздухоплавании// Собр. соч.: В 7 т. М.-Л.: Гостехиздат, 1949. Т. VII. 1950. С. 16—31. 17. Жуковский Н.Е. О полезном грузе, поднимаемом геликоптером// Собр. соч.: В 7 т. М.-Л.: Гостехиздат, 1949. Т. IV. С. 362—372. 18. Жуковский Н.Е. Опыт теоретического определения эффекта ветра, дующего в плоскости геликоптерного вита// Собр. соч.: В 7 т. М.-Л.: Гостехиздат, 1949. Т. IV. С. 388—394. 19. Жуковский Н.Е. Теоретические основы воздухоплавания// Собр. соч.: В 7 т. М.-Л.: Гостехиздат, 1949. Т. VI. 1950. 20. Жуковский НЕ. Теория гребного винта с большим числом лопастей// Собр. соч.: В 7 т. М.-Л.: Гостехиздат, 1949. Т. IV. С. 373—388. 21. Записки Императорского Русского технического общества. 1883. Вып. 4. С. 339—340. 22. Изаксон А.М. Геликоптеры. — М.-Л.: Гос. н-т. изд-во. 1931. 23. Изаксон A.M. Советское вертолетостроение. — М.: Машиностроение. 1960. 24. Из истории авиации и космонавтики. 1968. Вып. 6. С. 58. 25. Карманов М. О видоизменении Архимедова винта для действия в воздухе// Записки ИРТО. 1882. №3. С. 179—183. 221
26. Корзинщиков А.С. Геликоптер и его будущность. — Н. Новгород: Изд-во И.А. Шелеметьева. 1913. 27. Котов В.В. Устройство самолетов-аэропланов// Записки ИРТО. 1896. Вып. 10. С. 49—54. 28. Краевский А/. Летательный аппарат// Новые изобретения. 1914. № 3. С. 10— 12; №5. С. 13—14. 29. Кузьминский П. Д. Из области механики воздух о- и водо плавания// Записки ИРТО. 1895. Вып. 2. С. 73—86. 30. Кузьминский П.Д. Прения по докладу Д.К. Чернова «О наступлении возможно- возможности механического воздухоплавания без помощи баллона»// Записки ИРТО. 1894. Вып. 7. С. 56—67. 31. Летательные снаряды// Нива. 1881. № 45. С. 998—999. 32. Липковский И.И. Летательный прибор системы инженера И.И. Липковского. — СПб.: Типография МВД, 1903. 33. Михеев В.Р. «Аэродромическая машина» М.В. Ломоносова и ее место в истории вертолетостроения// Исследования по истории и теории развития авиационной и ра- ракетно-космической науки и техники. — М.: Наука, 1987. Вып. 6. С. 182—189. 34. Михеев В.Р. Винтокрылые летательные аппараты// Авиация в России. — М.: Машиностроение, 1988. С. 153—197. 35. Михеев В.Р. О работах С.С. Неждановского в области вертолетостроения// Из истории авиации и космонавтики. 1984. Вып. 50. С. 24—35. 36. Михеев В.Р. Разработка Б.Н. Юрьевым схем вертолетов в 1908—1912 гг.// Труды научных чтений памяти Б.Н. Юрьева. Секция истории авиационной науки и техники. 1985. С. 20—38. 37. Новое время. 11.08.1908. С. 1. 38. Потемкин Б.Д. Военная аэронавтика. — СПб.: Воен. тип., 1888. 39. Прения по докладу В.В. Кресса «Динамическое воздухоплавание»// Воздухо- Воздухоплавание и исследование атмосферы. 1904. Вып. 8. С. 24. 40. Рост Ф. Летательные машины. — Рига: Зихман, 1916. 41. Рыкачев М.А. Первые опыты над подъемной силой винта, вращающегося в воз- воздухе// Морской сборник. 1871. № 6. С. 1—43. 42. Рябушинский Д.П. Аэродинамический институт в Кучино. 1904—1914 гг. — М.: Тип. тов-ва И.Н. Кушнеров и К°, 1914. 43. Рябушинский Д.П. Исследования над воздушным винтом, вращающимся в воз- воздушном потоке, направленном перпендикулярно оси винта// .Известия Императорской Академии наук. — СПб., 1906. Т. 24. № 1—2. С. 49—52. 44. Рябушинский Д.П. Исследования вращения симметричных пластинок в потоке воздуха и определения на них давления// Известия Императорской Академии наук. 1906. Т. 24. № 1—2. С. 121 — 142. 45. Северная пчела. 1863. № 333. С. 1. 46. Севастопольский авиационный иллюстрированный журнал. 1911. № 9. С. 9—10. 47. Санкт-Петербургские ведомости. 1868. № 29. С. 2. 48. Федоров Е.С. О ротативных приборах// Записки ИРТО. 1892. Вып. 2. С. 61 — 78. 49. Франк М.А. Воздухоплавание. Т. 1.4.1. М.: Воздухоплавание, 1911. 50. Чернов Д.К. О наступлении возможности механического воздухоплавания без помощи баллона// Записки ИРТО. 1894. Вып. 7. С. 26—54. 51. Чумаков Д. Основы к решению задачи воздухоплавания. — Ашхабад: Асхабад, 1901. 52. Шабский А.И. Прогресс авиации в последние годы// Воздухоплаватель, 1907. № 1. С. 1—39. 53. Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР до 1938 г. — М.: Маши- Машиностроение, 1969. 54. Эвальд А.В. Воздухоплавание// Голос. 1863. № 226. С. 1047—1049. 55. Ювенальев И.П. Описание аэровелосипеда и аэромотива// Саратовские губер- губернские ведомости. 1880. № 223. С. 2—3. 222
56. Юрьев Б.Н. История вертолетов// Избр. труды: В 2 т. — М.: Наука, 1961. Т. 2. С. 163—209. 57. Юрьев Б.Н. Объяснительные записки к геликоптеру Б. Юрьева. — М., 1912. 58. Юрьев Б.Н. О наибольшем полезном грузе, поднимаемом аэропланами и гели- геликоптерами при данной силе мотора/1 Избр. труды: В 2 т. — М.: Наука, 1961. Т. 2. С. 7-13. 59. Яблонев А.В. Воздухоплавание. Устройство аэромобиля. — М.: Тип. тов-ва И.Н. Кущнарев и К°, 1903. 60. Ярковский В.И. Геликоптер// Техническая энциклопедия. — СПб.: Просвеще- Просвещение, 1912. С. 781—783. 61. Glass A. Polskie konstrukcie lotnicze 1893—1939. Warszawa: MON, 1980. S. 57. 62. Gregory F. The helicopter. New-York-London: A.S.Barnes and Co, 1976. 63. Jarkowski W. L'Incidence optima dans les helices aeriennes. // L'Aerophile. 1909. № 21. P. 491—492. 64. Jarkowski W. Les lois de la resistance des materiaux comme base pour le cholx des elements de Phelice sustentatrice// La Technique Aeronautique. 1910. № 23. P. 393—405; 1911. № 25. P. 18—31. 65. Jarkowski XV. Quelques theoremes sur les sustentateur// Comptes Rend us de PAcademie des Sciences. 1910. T. 151. P. 208—211. 66. Jarkowski W. La theoreme des quantites de mouvement dans Taerodynamique// La Revue Aerienne. 1910. № 51. P. 658—662. 67. Konieczny J. Zuranie lotnictwa polskiego. Warszawa: PKR, 1961. 68. Uberatore E. Convertible aircraft. Washington: U.S. Department of commerce, 1954. 69. Meiikoff I. Project d'un helicoptere avapeur d'ether// L'Aeronaute. 1879. № 1. P. 24—30. 70. Riabouchinsky D.P. Recherches sur les helices aeriennes// Bulletin de L'Institut Aerodynamique de Koutchino. Fascule II. M.: Kouchnereff &, 1909. P. 3—102. 71. Riabouchinsky D.P. Note sur l'autorotation de plaques symetriques dans un courant aerien ou un courant d'eau// Bulletin de L'Institut Aerodynamique de Koutchino. P. 103— 113. 72. Riabouchinsky D.P. Essai sur les helices// Bulletin de L'Institut Aerodynamique de Koutchino. Fascicule IV. P. 80—85. 73. Riabouchinsky D.P. Note sur les helices aeriennes// Bulletin de L'Institut Aerodynamique de Koutchino. P. 86—90. 74. Sikorsky I. Story of the winged S. New-York: Dodd, Mead & Company. 1967. Кроме того, автору представили материалы следующие архивы: Архив АН СССР Архив СИ. Карацубы в Центральной научной библиотеке АН УССР Научные архивы Н.Е. Жуковского, С.С. Неждановского, Б.Н. Юрьева, A.M. Ша- терникова в Научно-мемориальном музее Н.Е. Жуковского Центральный государственный военно-исторический архив СССР Центральный государственный исторических архив СССР Центральный государственный исторический архив Ленинграда Центральный государственный исторический архив Москвы Центральный государственный исторический архив СССР Центральный государственный исторический архив УССР 223
СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 3 Первые предложения, проекты и летающие модели 10 Попытки создания теоретических основ расчета вертолета на переломе веков 40 Первые винтокрылые летательные аппараты 90 Вертолетостроение в годы первой мировой войны 171 Вместо заключения. Роль дореволюционного этапа в развитии отечественного вертолетостроения 198 Литература 221 Научно-популярное издание Михеев Вадим Ростиславович ВЕРТОЛЕТЫ ДОРЕВОЛЮЦИОННОЙ РОССИИ Редактор Т.В.Моисеева Художники В.И.Володина, Д.Г.Хитрое Художественный редактор В.И.Володина Технический редактор Е.Л.Смирнова Корректор Е.Л.Петрова ИБ № 100 Сдано в набор 14.04.92. Подписано в печать 30.06.92. Формат 60x84 1/16. Бумага оф- офсетная. Гарнитура Тайме. Печать офсетная. Усл. печ. л. 13,02. Уч.-изд. л. 14,0. Тираж 5000. С 22. Заказ № 355 Издательство МАИ 125871 Москва, Волоколамское шоссе, 4. Московская типография № 8 Мииинформпечати РФ, 101898, Москва, Центр, Хохловский пер., 7.