Игорь Сикорский. Четыре войны и две родины знаменитого авиаконструктора - Петр Алексеевич Образцов
Идея как-то не очень прижилась — очевидно, из-за страха возможных катастроф вертолетов или терактов с помощью ракет или дронов. Вообще летать над Москвой наше начальство не очень любит, но в 2018 году пресс-секретарь президента сообщил, что Владимир Путин время от времени летает в Кремль и из Кремля еще с 2012 года. В Кремле, в Тайнинском саду, специально построена вертолетная площадка, но совершенно очевидно, что такие перелеты не носят регулярного характера.
Отметим, что для таких перелетов используется отечественный вертолет Ми-8 модификации Ми-8ПС-7 Специального летного отряда «Россия» Управления делами Президента РФ с квадратными иллюминаторами и пятилопастным винтом, как и у вертолета Сикорского S-56. Из вертолетов Сикорского наиболее близким аналогом Ми-8 является S-92, спроектированный тридцатью годами позже. На этот раз никакого заимствования не было, наш вертолет полностью оригинален.
А бывший премьер-министром Дмитрий Медведев передвигался на англо-итальянском двухмоторном вертолете AgustaWestland AW139, который собирались производить по лицензии в России. Его аналогами считаются вертолеты Сикорского S-70 Black Hawk («Черный Ястреб») и S-76, при создании которого был использован опыт проектирования предыдущего S-70.
Итак, вертикальный взлет без горизонтального разгона — вот тут и возникает естественный вопрос, каким образом вертикально взлетает и садится вертолет. С самолетом все понятно: набегающий на разгоняющуюся машину воздух создает подъемную силу; над крылом давление воздуха меньше, под крылом — больше, и самолет тянет вверх. Можно сказать и несколько иначе: крылья находятся под углом к набегающему воздушному потоку, из-за этого скорость воздуха над крылом больше скорости воздуха под крылом. Дело в том, что путь воздуха над крылом больше пути под крылом, а время прохождения этих путей должно быть одинаковым (а скорость равна пути, деленному на время). По закону Бернулли, если скорость больше, то давление (над крылом) меньше, а если скорость меньше, то давление (под крылом) больше — вот вам и подъемная сила.
То же самое и у вертолетов, только роль крыльев в этом случае играют лопасти. Они принудительно вращаются двигателем, и поэтому набегающего потока воздуха, как в случае разбега самолета, не требуется: набегающий воздушный поток появляется благодаря вращению.
Однако действие равно противодействию, и тот же винт при вращении создает силу отдачи, стремящуюся вращать сам корпус вертолета в обратную сторону. Чтобы устранить это обязательное, но крайне неподходящее явление, и предназначен небольшой хвостовой рулевой винт. Другим естественным вариантом является установка на одной оси с первым несущим винтом второго винта, вращающегося в противоположную сторону. К этой непростой и замечательной схеме мы еще не раз вернемся: вертолеты с такой соосной схемой расположения несущих винтов являются главными конкурентами машин Игоря Сикорского.
Есть и еще один вариант компенсации вращательного момента, использующий так называемый эффект Коанда (прилипание струи воздуха к лопасти), но это экзотика и такие вертолеты — редкость. Это явление, названное в честь румынского ученого Генри (Анри) Коанда, состоит в том, что струя жидкости, вытекающая из любого сопла, стремится отклониться по направлению к стенке и при некоторых условиях к ней прилипает. Эффект применяют, например, в кондиционерах с целью прилепить к потолку струи воздуха и тем самым обеспечить более эффективную циркуляцию воздуха в помещении. Эффект Коанда используют и в вертолетах без хвостового винта. Фирма «McDonnell Douglas» (поглотившая «Hughes Helicopters») выпускает вертолеты MD 520N, использующие этот эффект.
Автомат перекоса Юрьева, автожир, винтокрыл, конвертоплан и турболет
Первые вертолеты, в том числе построенные Игорем Сикорским в начале XX века, стремились завалиться набок (это называется крен), поскольку скорость лопастей, движущихся вперед, больше скорости лопастей, движущихся назад (это, конечно, одни и те же лопасти, но в разный момент времени). В результате одна из половин винта (например, правая) создает большую подъемную силу, чем другая половина (левая), и обеспечивает сваливание. То же самое относится и к заваливанию вертолета вперед или назад, если рассматривать переднюю и заднюю половины вращающегося винта, — такое заваливание называется тангаж (от фр. tangage — килевая качка).
Для устранения этих эффектов был придуман так называемый автомат перекоса, и сделал это русский изобретатель Борис Николаевич Юрьев в 1911 году. Этот замечательный ученый-авиатор родился в дворянской семье, учился в Московском техническом училище (будущая «Бауманка»). После революции работал в Центральном аэрогидродинамическом институте имени профессора М. И. Жуковского (ЦАГИ). Позже в МАИ он основал и возглавил кафедру экспериментальной аэродинамики и гребных винтов, а потом стал заведующим лабораторией прикладной аэродинамики в Институте механики АН СССР, в звании генерал-лейтенанта инженерных войск.
За всю свою жизнь Борис Юрьев подал свыше сорока заявок на изобретения, получил 11 патентов, два авторских и два охранных свидетельства. Среди его изобретений — ручка управления одновременно несколькими двигателями многовинтового вертолета, привязной геликоптер с реактивным винтом, реактивный винт, новая схема самолета-вертолета.
Свою схему и свои теоретические расчеты Юрьев опубликовал в 1911 году, а через год построил модель вертолета с этой схемой, но, как это постоянно происходило в России, не позаботился о патенте на изобретение, и потому за границей не признается автором схемы, применяемой повсеместно и сегодня.
Как ни странно, устанавливать автомат перекоса начали гораздо позже его изобретения. Механизм работает так: углы наклона лопастей на правой половине винта и на левой половине винта постоянно принудительно изменяются, и этим компенсируется различие в подъемных силах. Необходимо отметить, что Сикорский усовершенствовал и это устройство. Автомат перекоса Игоря Сикорского легко отличить от автомата перекоса Юрьева по внешнему виду: конструкция Сикорского содержит дополнительные, так называемые серволопасти, а у автомата перекоса Юрьева их нет.
Что касается движущей силы вертолета, то она создается все тем же несущим винтом, для чего вертолет наклоняется несколько вперед. В общем, именно так летает вертолет, снабженный двигателем для вращения несущего винта, или даже несколькими двигателями для вращения несущего и рулевого винтов, либо даже нескольких несущих и рулевых винтов.
Иначе летает автожир — изобретение испанца Хуана де ла Сиерва, который построил и испытал этот первый в мире аппарат в 1919 году. У автожира (от греч. «самокруг») нет несущего двигателя, а лопасти, в принципе такие же, как у вертолета, вращаются сами по себе под действием набегающего
