Геннадий Катышев - Авиаконструктор Игорь Иванович Сикорский 1889-1972

Упомянутые проблемы задерживали развитие вертолетостроения, ограничивали возможности винтокрылых аппаратов. Однако к концу 20-х годов наметились пути их преодоления. Новые легкие двигатели и несущие винты с усовершенствованной аэродинамикой уже обеспечивали вертолеты необходимой подъемной силой. Освоение новых авиационных материалов дало возможность существенно увеличить диаметры несущих винтов, что, в свою очередь, позволило отказаться от конструктивно сложных и громоздких многовинтовых схем. Теперь вертолеты строились по конструктивно более простым и надежным одновинтовой и соосной схемам. Прогресс в развитии автомобильных передач и разработка редукторов для высокооборотных двигателей стимулировали совершенствование трансмиссии вертолетов. Из различных органов управления и балансировки выделился компактный, легкий, эффективный автомат перекоса.

Решению ряда важных проблем аэродинамики, динамики, прочности, вопросов конструирования и технологии изготовления вертолетов способствовало и создание в 20-е годы выдающимся испанским конструктором Хуаном де ла Сьерва первого работоспособного винтокрылого летательного аппарата – автожира[* Подробно о творческой деятельности Хуана де ла Сьерва см.: Катышев Г.И. Создатель автожира Хуан де ла Сьерва. М.: Наука, 1986. 159 с.]. Полеты на автожирах практически подтвердили возможность посадки винтокрылого летательного аппарата на авторотации. Однако возможности автожиров по сравнению с вертолетами были ограничены. Они не могли висеть в воздухе, осуществлять вертикальные подъемы и спуски, перемещаться вбок и назад. Поэтому и в годы триумфа автожиров не прекращалась разработка и постройка вертолетов.

В конце 20-х и начале 30-х годов вертолетостроение добилось результатов, непосредственно предопределивших успехи второй половины 30-х годов. Выдающиеся достижения были установлены в 1930-1933 гг. на разработанном А.М. Черемухиным первом советском вертолете ЦАГИ 1-ЭА, имевшем одновинтовую схему. Следует отметить, что большой вклад в разработку одновинтовых схем еще в конце XIX-начале XX в. внесли русские конструкторы С.С. Неждановский, В.И. Ребиков, С.О. Ощевский-Круглик и др. В 1911 г. Б.Н. Юрьев, предложивший установить автомат перекоса на одновинтовой вертолет с хвостовым рулевым винтом, завершил формирование современной классической одновинтовой схемы. Недостаточный уровень науки и техники не позволил создать в 1912 г. одновинтовой вертолет, но опыт его постройки был учтен при выборе схемы для ЦАГИ 1-ЭА. При испытаниях этого вертолета в 1932 г. была достигнута высота 605 м, когда официальный мировой рекорд составлял всего 18 м.

Одновременно интенсивно велись работы и в других странах. В Великобритании, бывшей в то время центром исследований по винтокрылым летательным аппаратам, больших успехов добился Р. Хафнер, в Италии – К. Асканио, в Бельгии – Н. Флорин. Возобновил работы по винтокрылой тематике Л. Бреге во Франции. В Германии начал разработку своего вертолета Г. Фокке.

Прогресс развития винтокрылых летательных аппаратов, как уже упоминалось, был постоянно в поле зрения И.И. Сикорского. В 1929 г. он пришел к выводу, что успешный вертолет стал возможен. Для работы над созданием практического вертолета для начала надо было выбрать схему. С 20-х годов как среди проектов, так и среди натурных вертолетов наибольшее распространение получили различные одновинтовые схемы. Наличие только одного несущего винта существенно упрощало конструкцию фюзеляжа и трансмиссии, повышая надежность вертолетов. Кроме того, одновинтовая схема считалась привлекательной благодаря компактности и малому лобовому сопротивлению. Сказывалось влияние и успешно летавших одновинтовых автожиров. Другая распространенная в то время схема – соосная – считалась менее перспективной из-за более сложных трансмиссии и системы управления, вредных последствий взаимовлияния несущих винтов. Существенной специфической проблемой одновинтовой схемы являлся выбор наиболее эффективного способа парирования реактивного момента несущего винта, что определило большое разнообразие одновинтовых схем.

Желание полностью обойтись без трансмиссии, а также рулевых винтов или других средств уравновешивания реактивного момента несущего винта, вносящих дополнительный вес и усложняющих конструкцию, привело к распространению среди натурных вертолетов конца 20-х-начала 30-х годов так называемой, схемы Вельнера, при которой несущий винт приводился в движение посредством пропеллеров, установленных по концам его лопастей. Однако ни одному из построенных вертолетов не удалось добиться сколько-нибудь значительных результатов из-за низкой эффективности пропеллеров, больших центробежных и кориолесовых сил, ломавших лопасти и затруднявших работу двигателей. Учитывая этот опыт, некоторые конструкторы пришли к выводу, что пропеллеры на концах лопастей целесообразно заменить на реактивный выхлоп предварительно сжатого и подведенного к лопасти газа. Именно такую схему предусмотрел в первом своем проекте, запатентованном в 1929 г., И.И. Сикорский. Интересной особенностью проекта было то, что сжатый воздух должен был использоваться не только для приведения во вращение, но и для повышения аэродинамической эффективности несущего винта. Такой способ именуется в настоящее время управлением циркуляцией на лопастях и считается одним из перспективных способов повышения аэродинамических характеристик несущего винта и управления винтокрылым летательным аппаратом. Однако создание работоспособного вертолета с реактивным приводом несущего винта было нереально при уровне знаний и техники того времени, поэтому Игорь Иванович занялся разработкой вертолета с механическим приводом.

Среди схем с механическим приводом наибольшее распространение в 20-30-е годы получила схема, при которой для компенсации реактивного момента несущего винта использовались поверхности в индуктивном потоке несущего винта. При такой схеме можно было обойтись без трансмиссии и избежать потерь мощности на привод рулевого винта. Но схема имела и недостатки. Эффективность поверхностей сильно зависела от режима полета и резко снижалась в зоне влияния Земли, где турбулентный поток сильно нарушал равномерность обдувки поверхностей. Также не удавалось достичь равномерной обдувки поверхностей при их установке в индуктивном потоке толкающего пропеллера. От обеих схем И.И. Сикорскому пришлось отказаться. Для компенсации ' реактивного момента несущего винта конструктор предпочел использовать высокоэффективный на всех режимах полета рулевой винт, который предполагалось установить сзади на хвостовой балке. Для продольно-поперечного управления вертолетом он предусматривал использовать автомат перекоса.