(Л20) 4.2. Історія розвитку та основні конструктивні схеми вертольота

Історія вертольота почалася значно раніше, ніж історія літака. Ідея створення вертольота належить Леонардо да Вінчі (ХV століття). Першою реальною спробою здійснення ідеї вертольота варто вважати проект великого російського вченого М.В. Ломоносова, що побудував в 1754 р. модель ЛА, названу ним аеродромічною машинкою. Модель мала два співвісних гвинти, які оберталися в різні боки. Рівень техніки того часу не дав можливості створення силової установки, здатної обертати гвинти, піднімальна сила яких могла б забезпечити політ моделі.

Основи теорії несучого гвинта були розроблені батьком російської авіації М.Є.Жуковським. У 1890 р. у книзі “До теорії літання” він опублікував формули для розрахунку тяги і потужності несучого гвинта. Згодом він теоретично досліджував питання про вантажопідйомність вертольота, вплив горизонтальної швидкості польоту вертольота на роботу несучого гвинта. Інженерні методи розрахунку несучих гвинтів були розроблені Б.М.Юр'євим і Г.Х.Сабініним.

Перший вільний політ на вертольоті здійснив Поль Корню (Карно). Відбулася ця історична подія 13 листопада 1907 року у Франції поблизу Лізьє. На першому випробуванні вертоліт відірвався від землі на 0,3 метра, а потім на 1,5 метра.

У 1909 р. російський винахідник Сорокін презентував варіант конструкції вертольота із двома несучими гвинтами, що мають велику кількість лопатей.

Sorokin

У тому ж 1909 р. винахідник Татаринов запропонував конструкцію вертольота під назвою “Аеромобіль”. Вертикальну тягу повинні були створювати чотири "центрифугальних" пропелери з короткими жолобообразними лопатями, а горизонтальну – такий же гвинт у носовій частині "аеромобіля".

Tatarinov "Aeromobile"

Учень М.Є.Жуковського Борис Миколайович Юр'єв (згодом великий вчений-конструктор і галузі вертольотобудування), аналізуючи відомі варіанти конструкцій багатогвинтових вертольотів дійшов до висновку, що трансмісія від мотора до гвинтів виявляється дуже важкою, а багатогвинтові вертольоти практично позбавлені перспективи. В результаті проведених досліджень він і його учні переконалися в тому, що вертоліт повинен мати один несучий гвинт великого діаметра з вузькими лопатями, який приводиться в обертання мотором через понижувальний редуктор. Проте Б.М.Юр'єв так само розумів, що великий реактивний момент, який створюється несучим гвинтом, примусить обертатися корпус вертольота у зворотний бік.

Вертоліт Юр'єва (1910 рік)

Б.М.Юр'єв для компенсації реактивного моменту несучого гвинта застосував у схемі вертольота додаткові рульові гвинти, розташовані на кінцях поперечної ферми праворуч і ліворуч від несучого гвинта. У вересні 1910 р. молодий конструктор одержав на цю схему від патентного бюро департаменту торгівлі та мануфактур охоронну грамоту за № 45212. Патентна формула свідчила: "Одногвинтовий гелікоптер, що відрізняється тим, що момент обертання, зроблений піднімальним гвинтом, знищується моментом сил двох малих гвинтів, що діють на кінцях деякого плеча, перпендикулярного до осі великого гвинта".

Б.М.Юр'єв продовжує допрацьовувати свій проект і замість поперечної ферми з двома рульовими гвинтами пропонує використовувати поздовжній (літаковий) фюзеляж з одним рульовим гвинтом на хвості. Для принципового вирішення проблеми балансування і керованості вертольота він забезпечує його автоматом перекосу. Цим пристроєм і понині оснащується будь-який вертоліт, яких би розмірів і ваги він не був. Ідея цього пристрою проста і надзвичайно дотепна. Нахиливши вперед вісь несучого гвинта, вважав Б.М.Юр'єв, можна направити машину в горизонтальний політ – горизонтальна складова його повної тяги додасть апарату поступальний рух. Нахилом гвинта вправо або вліво вирішується завдання поперечного керування, а рульовий гвинт у хвостовій частині вертольота допоможе змінити його курс.

Вертоліт Юр'єва (1912 рік)

Разом з ентузіастами з Московського вищого технічного Училища Б.М.Юр'єв спроектував декілька одногвинтових вертольотів, але тільки в 1912 році, напередодні другого Всеросійського повітроплавного з'їзду і Міжнародної виставки повітроплавання та автомобілізму, почав будувати машину в металі. Відсутність засобів, якісних матеріалів, відповідного двигуна перешкодило втілити задумане. Тому в московському Манежі був представлений повнорозмірний макет, а не готова конструкція. Проте золота медаль за теоретичну розробку проекту вертольота, якою улаштовувачі удостоїли Бориса Миколайовича Юр'єва, ознаменувала його найважливіший внесок в історію гвинтокрилих машин.

Перший радянський вертоліт ЦАГИ 1-ЭА був побудований під керівництвом А.М.Черемухіна і вперше піднявся в повітря в серпні 1930 р. Уже у вересні 1930 р. А.М.Черемухін літає на вертольоті в 10-15 метрах над землею, в кінці жовтня досягає висоти 50 метрів, що в 2,5 рази перевищує офіційний світовий рекорд, установлений у тому ж році на італійському вертольоті Асканио. Через два роки вертоліт став підніматися на висоту майже 300 м, а в серпні 1932 р. досяг фантастичної на ті часи висоти – 605 м.