ВЕРТОЛЁТ 1999 01

Рисунок вертолета N1 из газеты «Киевская искра» от 17.09.1909. Видны дополнительные консоли для повышения жесткости лопастей в плоскости вращения

Наступил исторический момент. Игорь Сикорский расположился на пилотском месте, запустил двигатель и начал потихоньку прибавлять обороты. Но винты не крутились. Ремень скользил по шкивам и не передавал крутящий момент. Когда дефект с помощью прижимного ролика был устранен и винты смогли вращаться, возникла сильная вибрация. Пришлось снимать лопасти и тщательно их балансировать. Кроме того, была значительно увеличена жесткость лопастей в плоскости вращения за счет их усиленного расчаливания к дополнительным поперечным консолям, добавленным к втулкам верхних лонжеронов. Вибрация уменьшилась. Режим вращения стал мягче, но при увеличении оборотов снова возникла тряска. Молодой конструктор впервые встретился со столь характерной для винтокрылых машин проблемой отстройки резонансов и снижения вибраций. Он сделал правильный вывод: причина резонанса заключалась в недостаточной жесткости вала верхнего несущего винта. Чтобы просчитать резонансную частоту, он забрался на верх клети, и, возбуждая колебания вала рукой, определил, что частота соответствует 120 колебаниям в минуту. Устранение дефекта было таким же простым. Сикорский подобрал деревянный стержень длиной 1,2 м и стал его постепенно забивать в полый вал винта, время от времени замеряя частоту его колебаний. Когда нижний конец стержня достиг положения верхнего подшипника, частота собственных колебаний начала резко возрастать. Конструктор продолжал забивать стержень, пока частота не достигла значения 175, т.е. стала выше максимальных значений диапазона рабочих частот вращения несущих винтов. Резонанс прекратился. Опыт решения проблем динамической прочности впоследствии очень пригодился Сикорскому при доводке других летательных аппаратов, в частности, «Русского витязя».

Теперь можно было выводить двигатель на полную мощность. Игорь, оставаясь на земле вне клети, дал полный газ. Несбалансированный весом пилота вертолет стал опрокидываться в сторону тяжелого двигателя. Конструктор остановил двигатель и прыгнул на задравшуюся часть пола клети. Аппарат медленно под его весом вернулся в первоначальное положение. Вертолет был спасен. Много лет спустя Сикорский так описывал свои впечатления: «Впервые я тогда почувствовал мощь машины, а вертолет, как мне показалось, продемонстрировал готовность взмыть в воздух. Я очень точно помню свои ощущения. Когда я встал на пол, тот конец, на котором я находился, не опустился, а испытывал сопротивление некоторой силы, поддерживающей его снизу».

После соответствующей весовой перебалансировки Сикорский продолжил испытания. Двигатель ревел на полную мощность, но вертолет не поднимался, а только вращался на земле - «вальсировал». Для балансировки машины относительно вертикальной оси пришлось тщательно регулировать дифференциальный общий шаг винтов. Однажды при сильном порыве ветра возникла опасность опрокидывания набок. Это подтвердило необходимость установки эффективного продольно-поперечного управления. Предполагавшееся ранее управление посредством поверхностей в индуктивном потоке конструктор признал нецелесообразным из- за недостаточной мощности потока, выявленной в процессе испытаний.

После устранения всех недостатков Сикорский увидел, что при полной даче газа винты принимают на себя большую часть веса машины, но оторвать ее от земли все же не могут. Было очевидно: эта машина с человеком на борту подняться не может. Игорь изменил программу испытаний. Он смастерил большие весы, позволяющие замерять подъемную силу вертолета. Весы дали возможность определить, что тяга винтов соответствует примерно 160 кг, а это на 45 кг меньше веса пустой машины. Конструктор сделал вывод о необходимости облегчения конструкции, увеличения диаметров несущих винтов и улучшения аэродинамики лопастей. Опыты с первым вертолетом были завершены в октябре 1909 г. после серии испытаний винтов различной конструкции. 18-19 ноября 1909 г. вертолет Сикорского с успехом демонстрировался на Воздухоплавательной выставке в Киеве, проводившейся Киевским обществом воздухоплавания, и был признан «гвоздем экспозиции».

3 проекции вертолета N1

Хотя первому вертолету Сикорского не удалось подняться в воздух, конструктор при его испытаниях получил большой практический опыт, особенно важный для дальнейшего проектирования винтов. Проведенные затем опыты с моделями показали, что они летали значительно лучше, чем те, с которыми конструктор экспериментировал до постройки вертолета. Многие киевские авиастроители стали заказывать воздушные винты для своих летательных аппаратов не во Франции, как раньше, а у студента Сикорского.

Какова же роль первого летательного аппарата авиаконструктора в мировом и российском вертолетостроении? Из четырех десятков построенных к концу 1909 г. вертолетов оторваться от земли удалось только пяти машинам. В 1907 г. первыми оторвались от земли винтокрылые машины французских изобретателей Л. Бреге и П. Корню. Они кратковременно поднимались в воздух с летчиком на борту. Два других вертолета, англичанина Г. Райта и американца В. Инглиша, поднимались в воздух в 1908 и 1909 гг. без полезной нагрузки. Все они имели выгодную в аэродинамическом отношении схему с несущими винтами, расположенными рядом в одной плоскости. В то время почти половина построенных вертолетов имела, как и аппарат Сикорского, соосную схему - конструктивно более простую и компактную, но энергетически невыгодную из-за потерь от взаимовлияния несущих винтов. Из вертолетов соосной схемы только винтокрылому аппарату американского конструктора Дж. Уильямса удалось оторваться от земли. Это произошло в 1908 г. Успех был достигнут во многом благодаря установке на вертолет специальных двигателей - легких, но ненадежных. Как видим, результаты, полученные Сикорским, вполне вписывались в общую картину достижений того времени.

В России же попытки строительства натурных вертолетов предпринимались с 80-90-х годов XIX века многими энтузиастами. Это были Б.Д. Потемкин, П.Д. Кузьминский, Д.К. Чернов, С.А. Гроховский, потом И.И. Липковский, С.О. Ощевский-Круглик, Ч. Таньский и другие. В 1908-1909 г. помимо Сикорского строительством вертолетов занимались русские изобретатели В.В. Татаринов, К.А. Антонов, Н.И. Сорокин, В.Н. Левицкий, А.Ф. Симонов, К.Е. Мороз. По разным причинам все эти работы затянулись. К 1909 г. ни один оснащенный двигателем вертолет достроен не был. Только Сикорскому - первому среди русских конструкторов вертолетов - удалось завершить работу и провести полные испытания своей ма шины